基于ISODATA的荧光分子断层成像可行域选取与多目标识别
发布时间：2021-08-25 19:00
荧光分子断层成像是分子影像领域中的一种光学成像模态,其通过外置的光源照射生物体内的荧光团发光,然后用探测器测量体表的荧光强度,最后通过求解逆问题来重建荧光团在生物体内的三维分布。然而由于测量的荧光数据局限于体表,生物组织对光的散射和吸收作用以及测量噪声的存在,导致重建问题的病态性严重,重建的荧光团边缘比较模糊,目标识别较为困难。尽管设置较多的激发点可以测量更多的数据从而提高重建的质量,但其增加了数据采集和处理的成本,同时也影响了成像的速度。围绕实现更快更准确的重建以及后处理中的多目标识别问题,具体研究工作如下:（1）基于迭代自组织数据分析技术算法（Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique Algorithm,ISODATA）的分区可行域选取。在测量数据较少的情况下,有效利用可行域信息可以提高重建图像的质量。为了实现多目标重建时也能准确地选取可行域,在应用改进的ISODATA和分区可行域选取策略的基础上,提出了基于ISODATA的分区可行域选取方法。先用ISODATA在初始的重建结果中识别出各重建目标的区域,然后在每一个目标区域处...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物组织中血红蛋白与水的消光系数1.2.2工作模式与成像系统
系统也是据此设计和制造的。最先出现的是接触式 FMT 成像系统[37]，如图 2 (a)所示。接触式成像系统有一个成像腔，激发光源、成像腔以及光纤矩阵通过光纤连接形成光路。成像时将研究对象放置在腔内，并加注匹配液以实现光纤与生物体的光学参数匹配。通过透镜系统将光纤矩阵的出射光聚焦于探测器平面，探测器通常采用高灵敏度的电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)相机，滤波片用于降低自体荧光等背景噪声以及激发光的干扰。在接触式系统中，尽管匹配液的存在可以减少交界面处由于光学参数失配产生的反射，但是匹配液会削弱激发光以及荧光信号，且成像腔体大小固定，操作并不方便。现在主流使用的是非接触式 FMT 成像系统[38]，如图 2 (b)所示。非接触式成像系统取消了成像腔，代之以可以全方位旋转的转台。非接触式成像系统的激光器直接照射生物体，在另一侧通过透镜系统聚焦于探测器，借助于转台可以实现全角度的成像。由于没有成像腔和匹配液，非接触式成像系统的配置更加灵活，不需要光纤耦合，获取数据也更加方便。
向问题的主要研究内容，也是重建的重要基础。尽管蒙特卡罗方法可以通过模拟随机过程，较好地描述光在生物组织中的传输过程，但是从计算成本以及逆向重建考虑，建立数学方程模型是必要的。在 FMT 中，由于存在激发光的激发过程和荧光的发射过程，因此通过光传输模型，就可以用两个耦合的方程来描述 FMT 的成像过程。本章的主要内容是 FMT 中涉及的理论方法和成像过程中的具体操作方法。首先介绍光在生物组织中的传播过程，引入辐射传输方程以及扩散方程，然后详细描述如何用有限元方法求解扩散方程，最后是一些前向仿真的实例来验证扩散方程以及所使用的有限元方法的有效性。2.2 光在生物组织中的传播光的本质是波粒二象性的，在不同的条件下波动性和粒子性会有不同程度的体现。麦克斯韦方程组能够很好地描述光在简单介质中的传播过程，可以准确地预测光
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用快速贝叶斯匹配追踪的单视图X射线发光断层成像[J]. 侯榆青,曲璇,张海波,易黄建,贺小伟. 光学精密工程. 2017(05)
[2]中国癌症流行的国际比较[J]. 高婷,李超,梁锌,郑荣寿,邱亭林. 中国肿瘤. 2016(06)
[3]大数据解读癌症[J]. 林森. 百科知识. 2016(08)
[4]超声分子成像研究进展[J]. 王志刚. 中国医学影像技术. 2014(08)
[5]分子成像技术及应用[J]. 杨阔,张小琴,宋永,秦天莺. 河南教育学院学报(自然科学版). 2010(04)
[6]活体生物光学分子成像技术研究进展[J]. 陈陵,高军,熊晓峰,邹利全. 医学综述. 2010(24)
[7]磁共振分子影像技术[J]. 雷皓. 波谱学杂志. 2003(02)
博士论文
[1]基于正则化的荧光分子断层成像重建方法研究[D]. 易黄建.西安电子科技大学 2013
[2]近红外光谱技术用于前额叶皮层工作记忆作用的研究[D]. 李成军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]不可见光条件下的红外图像处理研究[D]. 常宏韬.河南科技大学 2014
[2]三维超声成像技术研究及应用[D]. 徐小林.山东科技大学 2005
本文编号：3362674
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物组织中血红蛋白与水的消光系数1.2.2工作模式与成像系统
系统也是据此设计和制造的。最先出现的是接触式 FMT 成像系统[37]，如图 2 (a)所示。接触式成像系统有一个成像腔，激发光源、成像腔以及光纤矩阵通过光纤连接形成光路。成像时将研究对象放置在腔内，并加注匹配液以实现光纤与生物体的光学参数匹配。通过透镜系统将光纤矩阵的出射光聚焦于探测器平面，探测器通常采用高灵敏度的电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)相机，滤波片用于降低自体荧光等背景噪声以及激发光的干扰。在接触式系统中，尽管匹配液的存在可以减少交界面处由于光学参数失配产生的反射，但是匹配液会削弱激发光以及荧光信号，且成像腔体大小固定，操作并不方便。现在主流使用的是非接触式 FMT 成像系统[38]，如图 2 (b)所示。非接触式成像系统取消了成像腔，代之以可以全方位旋转的转台。非接触式成像系统的激光器直接照射生物体，在另一侧通过透镜系统聚焦于探测器，借助于转台可以实现全角度的成像。由于没有成像腔和匹配液，非接触式成像系统的配置更加灵活，不需要光纤耦合，获取数据也更加方便。
向问题的主要研究内容，也是重建的重要基础。尽管蒙特卡罗方法可以通过模拟随机过程，较好地描述光在生物组织中的传输过程，但是从计算成本以及逆向重建考虑，建立数学方程模型是必要的。在 FMT 中，由于存在激发光的激发过程和荧光的发射过程，因此通过光传输模型，就可以用两个耦合的方程来描述 FMT 的成像过程。本章的主要内容是 FMT 中涉及的理论方法和成像过程中的具体操作方法。首先介绍光在生物组织中的传播过程，引入辐射传输方程以及扩散方程，然后详细描述如何用有限元方法求解扩散方程，最后是一些前向仿真的实例来验证扩散方程以及所使用的有限元方法的有效性。2.2 光在生物组织中的传播光的本质是波粒二象性的，在不同的条件下波动性和粒子性会有不同程度的体现。麦克斯韦方程组能够很好地描述光在简单介质中的传播过程，可以准确地预测光
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用快速贝叶斯匹配追踪的单视图X射线发光断层成像[J]. 侯榆青,曲璇,张海波,易黄建,贺小伟. 光学精密工程. 2017(05)
[2]中国癌症流行的国际比较[J]. 高婷,李超,梁锌,郑荣寿,邱亭林. 中国肿瘤. 2016(06)
[3]大数据解读癌症[J]. 林森. 百科知识. 2016(08)
[4]超声分子成像研究进展[J]. 王志刚. 中国医学影像技术. 2014(08)
[5]分子成像技术及应用[J]. 杨阔,张小琴,宋永,秦天莺. 河南教育学院学报(自然科学版). 2010(04)
[6]活体生物光学分子成像技术研究进展[J]. 陈陵,高军,熊晓峰,邹利全. 医学综述. 2010(24)
[7]磁共振分子影像技术[J]. 雷皓. 波谱学杂志. 2003(02)
博士论文
[1]基于正则化的荧光分子断层成像重建方法研究[D]. 易黄建.西安电子科技大学 2013
[2]近红外光谱技术用于前额叶皮层工作记忆作用的研究[D]. 李成军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]不可见光条件下的红外图像处理研究[D]. 常宏韬.河南科技大学 2014
[2]三维超声成像技术研究及应用[D]. 徐小林.山东科技大学 2005
本文编号：3362674
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