导读:本文包含了球谐近似论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:近似,方程,断层,函数,层析,有限元,化生。
球谐近似论文文献综述
张海波[1]（2017）在《基于简化球谐近似模型和稀疏正则的锥束X射线发光断层成像算法研究》一文中研究指出分子影像技术利用特异的分子探针可以在细胞分子水平对活体状态下的生物过程进行实时、无创地定性和定量研究。近十年来,分子影像技术蓬勃发展,尤其是在肿瘤学领域和药物研发等都展现出了重要的应用价值和潜力。近年来,较新出现的X射线发光断层成像(X-ray luminescence computed tomography,XLCT)作为一种重要的分子影像技术,通过融合微型计算机断层成像(micro-Computed tomography,micro-CT)的技术优势,结合X射线激发的光学分子探针合成的最新进展,克服了传统光学分子成像的缺陷,进一步推动了医学影像技术的发展,扩宽了分子影像技术的应用范围。其中,锥束X射线发光断层成像(Cone-beam XLCT,CB-XLCT)以其系统数据采集时间较短,X剂量利用率高,更易于完成快速成像等优势得到了广泛的关注和发展。CB-XLCT不仅可为影像引导的精准放疗提供新的技术手段,进一步拓展光学分子断层成像在基础生命科学研究中的应用,也可为其它反问题求解提供借鉴,具有重要的理论价值和应用前景。本文重点围绕CB-XLCT成像中早期肿瘤模型的检测问题,从系统原型、光传输模型、成像策略以及重建算法等方面做了深入的研究,从多个角度致力于提高CB-XLCT的成像性能,高效解决CB-XLCT的小目标快速成像问题。本文的工作与贡献可以概括如下:1)X射线发光断层成像中笔束与锥束激发性能的对比。针对XLCT两种主要的成像系统:笔束XLCT和锥束XLCT。设计了叁组实验分别从定位能力,分辨能力,扫描时间以及重建时间等方面详细对比两种成像系统的激发性能。通过对实验的量化结果进行分析表明:相比于锥束XLCT,笔束XLCT利用自身的“激发先验”优势具有较短的重建时间、较高的定位能力和分辨率,但是其系统扫描时间要明显大于锥束XLCT;而锥束XLCT虽然分辨率低于笔束XLCT,但是其较快的系统扫描时间更易于实现快速成像。该工作为研究者在预临床研究中选择或设计合理的XLCT成像系统提供了重要的参考价值。2)简化球谐近似模型在锥束X射线发光断层成像中的性能评估。由于对近红外光在生物组织中的准确建模是解决XLCT成像问题的关键技术环节,而不同的近似模型对于不同的纳米发光材料有着不同的传输性能。系统地评估了SP1(DA),SP3,SP5和SP7等四种常见的不同阶次的近似模型在CB-XLCT成像中的传输性能,对于不同阶次N的传输精度进行定量评价和分析。分别从全域角度和局部角度设计了两种评价指标,以蒙特卡洛方法作为“金标准”详细分析和评估了不同阶次N的前向传输精度,并通过in vivo实验进一步对比和分析了不同阶次N对重建质量的影响。实验结果表明:SP3模型对于目前主要的纳米发光材料是最适合于CB-XLCT成像的近似模型;692nm可以看做是SP3模型和SP1(DA)模型的分界线,当近红外光的波长大于该分界线时,两种模型的成像性能的差异已非常小;最后,当近红外光的波长大于692nm时,忽略两者的成像精度的微小差异,考虑到SP1(DA)模型较高的计算效率,SPi(DA)模型更适合于进行CB-XLCT成像。该工作为研究者设计不同的CB-XLCT实验选择合理的近似模型给出了有效的理论指导。3)基于稀疏非凸Lp正则子的锥束X射线发光断层成像。针对CB-XLCT成像中早期肿瘤模型的检测问题,将逆问题成像看做一种稀疏重建问题,利用稀疏非凸Lp(0<p<1)正则子进行有效求解。为了高效求解该非凸模型,将其转化为重加权L1正则子的迭代过程,提出一种迭代重加权裂分增广拉格朗日收缩算法(IRW_SALSA-Lp)。设计了单目标数字鼠、双目标数字鼠以及真实小鼠叁组实验,系统地评估了 8种非凸p值(1/16,1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,7/8)对成像质量的影响,并与L1以及L2正则子进行比较。实验结果表明:对于CB-XLCT成像中的稀疏目标重建,非凸Lp正则子的成像质量整体优于L1以及L2正则子;兼顾定位与定量,当1/4<p<1/2时,CB-XLCT的成像质量是最优的。该工作不仅表明了压缩感知方法或稀疏正则方法在CB-XLCT成像中良好的应用潜力,也为有效解决CB-XLCT成像中早期肿瘤模型的检测问题提供了有效指导。4)结合多光谱策略和正交拉普拉斯特征学习的单视图CB-XLCT快速成像。针对单视图CB-XLCT成像中严重的逆问题病态性,提出了一种结合多光谱策略和正交拉普拉斯特征学习的快速成像方法。通过数字仿体实验和in vivo实验验证了所提方法的有效性和鲁棒性。所提方法不仅一方面有效降低了单视图采样数据带来严重的重建问题病态性,另一方面相比于其他传统的降维算法(PCA和LPP)大幅度降低了矩阵的计算规模并有效保证了成像质量。鲁棒性测试进一步证明了所提方法对于影响方法稳定性的两个主要因素(CPV和CR),在较宽的范围内均有着稳定的成像性能。该工作为高效解决单视图CB-XLCT快速成像问题提供了新的思路。5)基于非凸L1-2正则子的锥束X射线发光断层成像。考虑到传统的压缩感知理论反演生物体内纳米目标的叁维分布时,高维系统矩阵的强相关性会直接影响成像质量。为了解决该问题,在该领域内引入稀疏非凸L1-2正则子,将CB-XLCT的成像问题转化为一种新的稀疏重建模型。为了求解该模型,采用一种凸差分算法来解决非凸泛函最小化问题,在每一步的凸差分子迭代中采用一种带自适应惩罚项的交替方向乘子法来高效求解。通过单目标数字鼠仿体、双目标数字鼠仿体以及真实在体小鼠实验系统地评估了六种经典的正则子(L1-2,L1/2,L1,L2,TV和L0)各自的成像性能,实验结果表明,兼顾定位与定量等指标,L1-2和L1/2正则子的成像质量在六种正则子中较好,其中L1-2正则子的重建质量整体要优于L1/2正则子。所提方法有效解决了 CB-XLCT快速成像问题,同时该工作所提出的算法也适用于解决其他光学断层成像问题。(本文来源于《西北大学》期刊2017-06-01）
贺小伟,陈政,侯榆青,郭红波[2]（2016）在《简化球谐近似模型的图形处理器加速求解》一文中研究指出作为辐射传输方程的高阶近似,简化球谐近似模型成为近年光学分子成像研究的重点,但计算效率低限制了它的广泛应用,为此提出一种基于图形处理器的并行加速策略,采用NVIDIA公司推出的统一计算设备架构,对求解过程中耗时最多的两个模块——有限元刚度矩阵的生成和线性方程组的求解进行基于图形处理器的并行加速;根据统一计算设备架构的特点,进行计算任务的分配、存储器的合理使用以及数据的预处理叁方面的优化;仿体及数字鼠仿真实验对比刚度矩阵生成时间以及平均迭代时间,以评价所提出方法的加速效果。实验结果表明,该方法可使求解速度提高30倍左右,展示了该方法在光学分子成像中的优势及潜力。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2016年06期）
李维,易黄建,张岐坦,梁继民[3]（2015）在《简化球谐近似与拉普拉斯正则化的FMT成像方法》一文中研究指出荧光分子断层成像作为一种先进的光学分子影像,可以有效重建小动物体内荧光团的浓度和叁维空间分布信息,实现肿瘤的早期检测.为了提高重建的图像性能,针对扩散模型只适合高散射低吸介质的局限性,采用基于辐射传输方程的简化球谐近似模型进行前向模拟,同时为克服重建过程的病态性,应用一种融合结构信息的拉普拉斯正则化方法进行图像重建.数值仿真实验结果表明,该方法能够获得较高质量的重建图像,尤其对于小荧光团和多荧光团成像.(本文来源于《西安电子科技大学学报》期刊2015年01期）
金晨,郭红波,侯榆青,贺小伟[4]（2014）在《基于变量分离近似稀疏重构和简化球谐近似的生物发光断层成像》一文中研究指出生物发光断层成像(BLT)是一种非常有效的光学分子成像方式,在医学预临床研究中的有着广泛的研究。然而,BLT的核心问题即光源重建仍然存在着巨大的挑战:光在生物组织中的传输模型是否精确与重建问题不适定性都使得光源位置与密度的重建变得十分困难。为了准确高效地实现光源重建,在光传输模型的选择上,通过将扩散近似模型和高阶简化球谐近似模型(SPN)的结果与蒙特卡罗金标准进行比较,结果表明阶次(N)为3时的SP3模型描述光子在生物体的传输时能够最佳地兼顾精度和速度。基于SP3传输模型,结合光源在生物体内稀疏分布的特征,采用变量分离近似稀疏重构(SpaRSA)的方法来解决BLT的重建问题。为了验证提出方法的有效性,通过将数字鼠仿真和真实小鼠实验与典型的l1_ls方法对比表明在SP3模型下SpaRSA算法可行。(本文来源于《光学学报》期刊2014年06期）
马文娟[5]（2012）在《基于辐射传输方程高阶球谐近似模型的时域DOT/FDOT成像方法研究》一文中研究指出近年来各种影像技术在小动物研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具，其中扩散光层析成像（DOT）和荧光层析成像（FDOT）是两种新兴的无创光学检测技术（FDOT是DOT的推广）。在这两种成像模式中，扩散方程是广泛采用的描述光在组织中的传播模型，它是对辐射传辐方程的一阶球谐近似。然而，在小动物成像中，通常遇到近源区或吸收较强的病变组织区域（如心脏、肺、血管等），此时扩散方程不适用，已不能满足医学应用的需要。本文的主要研究目标是对辐射传辐方程进行高阶近似，并发展一套以此为理论基础的时域DOT/FDOT层析成像方法来提高小动物成像的重建图像质量。本文首先从辐射传输方程出发，应用球谐函数方法对辐射率进行多项式展开，利用球谐函数的正交性和递推性，在二维笛卡儿坐标下，导出含各向异性因子的叁阶展开的球谐函数微分方程组（P_3近似），并用有限元方法对二维圆域均匀和非均匀两种情况做数值模拟。结果表明，本文推导的P_3近似能更准确的描述光源附近及吸收较强情况下边界的光辐射分布情况。应用源自广义脉冲谱技术（GPST）的特征数据类型，发展了一套基于P_3方程的DOT图像重建方法，实现了吸收和散射系数的双重建。考虑到随着近似阶数N的增大，尤其是对于多维复杂几何情况，P_N近似法在数学处理上将变得非常复杂和困难。采用Gelbafd提出的简化球谐函数方法（SP_N)，该方法克服了P_N法公式复杂，计算量大的缺点，同时保持着P_N近似的有效性。同样将GPST推广到SP_3方程，发展了一套基于SP_3方程的广义脉冲谱技术DOT/FDOT图像重建方法。考虑到荧光成像的目标定位准确性，可以以此来做为肿瘤位置的先验信息，通过图像分割方法，将图像分割为“目标区域”和“背景区域”，其中“目标区域”包含了图像成像所感兴趣的特征点，该部分网格节点被筛选出来用于DOT重建；在重建过程中，与图像特征点无关的“背景区域”则被赋予初步成像的相应值，不参与分割后的图像重建。该FDOT先验信息的引入，可以显着地减小DOT图像重建过程参与迭代的变量的维数，改善其逆问题的不适定性。通过利用实验室搭建的时间相关单光子计数系统（TCSPC）完成基于圆柱透射方式的实验测量，对基于差分测量数据的二维图像重建算法进行验证。实验结果验证了本文所提算法的有效性。(本文来源于《天津大学》期刊2012-05-01）
马文娟,高峰,朱苹苹,易茜[6]（2011）在《辐射传输方程的叁阶球谐展开(P_3)近似的有限元法求解》一文中研究指出从辐射传输方程出发,应用球谐函数方法对辐射率进行多项式展开,并利用球谐函数的正交性和递推性,在二维笛卡儿坐标下,导出了叁阶展开的球谐函数微分方程组(P3近似),改进了以往成像文献中忽略各项异性因子的P3近似,并用有限元方法对二维圆域均匀和非均匀两种情况做了数值模拟.与漫射近似模型相比较,P3近似能更准确地描述光源附近及吸收较强情况下边界的光辐射分布情况.(本文来源于《光子学报》期刊2011年07期）
马文娟,高峰,张伟,易茜,李娇[7]（2011）在《基于辐射传输方程叁阶简化球谐近似模型的时域荧光扩散层析图像重建方法》一文中研究指出采用辐射传输方程的简化叁阶球谐函数(SP3)近似作为时域荧光扩散层析成像(FDOT)的正向模型,克服了球谐函数近似法(PN)公式复杂,计算量大的缺点和扩散近似(DA)理论对于低散射组织体的不适用性。考虑到时域模式可以同时重建荧光产率和寿命,且技术上较频域模式更容易实现,因此采用时域模型,应用源自广义脉冲谱技术(GPST)的特征数据类型,将基于DA-GPST推广到SP3方程,发展了一套基于SP3-GPST的FDOT图像重建方法。数值模拟结果表明,SP3-GPST重建结果优于DA-GPST。(本文来源于《光学学报》期刊2011年05期）
柴成钢[8]（2009）在《球谐函数法解点源辐射传输方程的P3近似及其在生物组织中的应用》一文中研究指出辐射传输方程在球坐标下的P3近似是一个非线性微分方程组,其齐次解为球Bessel函数.需要将球Bessel函数分解为指数函数,才能用参数变异法求出它的特解.由于球Bessel函数在r=0的奇异性,无法利用Marshak和其它近似边界条件,因此直接利用能量守恒,和当介质的吸收系数比约化散射系数小得多时P3近似等于P1近似这个特点,确定全解中的常数.比较Monte Carolo模拟和P3近似理论的解析解发现,P3近似能处理约化散射系数与吸收系数之比介于2~10之间的生物组织.(本文来源于《计算物理》期刊2009年01期）
罗正明[9]（1987）在《应用球谐近似计算电子在空腔中的能量沉积》一文中研究指出应用球谐近似于电子输运方程,得到各级球谐矩满足的双曲型方程组。给出了相应的初始和边界条件以及Lax-Wendroff格式。由此而得到稳定的数值解。计算了均匀分布于无限高矩形空腔的电子源在此空腔中的能量沉积分布和能量沉积系数。(本文来源于《辐射研究与辐射工艺学报》期刊1987年03期）
谢仲生[10]（1978）在《关于球谐函数方法中P_N和B_N近似的误差估计和收敛性问题》一文中研究指出本文讨论核反应堆计算中最常用的P_N和B_N近似间的关系、误差估计和收敛速度问题。导出了误差估计的表达式;对通常遇到的B/σ<1的情况下的误差和收敛速度问题作了具体的分析和讨论;证明了B_N近似的优越性。(本文来源于《原子能科学技术》期刊1978年04期）
球谐近似论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为辐射传输方程的高阶近似,简化球谐近似模型成为近年光学分子成像研究的重点,但计算效率低限制了它的广泛应用,为此提出一种基于图形处理器的并行加速策略,采用NVIDIA公司推出的统一计算设备架构,对求解过程中耗时最多的两个模块——有限元刚度矩阵的生成和线性方程组的求解进行基于图形处理器的并行加速;根据统一计算设备架构的特点,进行计算任务的分配、存储器的合理使用以及数据的预处理叁方面的优化;仿体及数字鼠仿真实验对比刚度矩阵生成时间以及平均迭代时间,以评价所提出方法的加速效果。实验结果表明,该方法可使求解速度提高30倍左右,展示了该方法在光学分子成像中的优势及潜力。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
球谐近似论文参考文献
[1].张海波.基于简化球谐近似模型和稀疏正则的锥束X射线发光断层成像算法研究[D].西北大学.2017
[2].贺小伟,陈政,侯榆青,郭红波.简化球谐近似模型的图形处理器加速求解[J].红外与激光工程.2016
[3].李维,易黄建,张岐坦,梁继民.简化球谐近似与拉普拉斯正则化的FMT成像方法[J].西安电子科技大学学报.2015
[4].金晨,郭红波,侯榆青,贺小伟.基于变量分离近似稀疏重构和简化球谐近似的生物发光断层成像[J].光学学报.2014
[5].马文娟.基于辐射传输方程高阶球谐近似模型的时域DOT/FDOT成像方法研究[D].天津大学.2012
[6].马文娟,高峰,朱苹苹,易茜.辐射传输方程的叁阶球谐展开(P_3)近似的有限元法求解[J].光子学报.2011
[7].马文娟,高峰,张伟,易茜,李娇.基于辐射传输方程叁阶简化球谐近似模型的时域荧光扩散层析图像重建方法[J].光学学报.2011
[8].柴成钢.球谐函数法解点源辐射传输方程的P3近似及其在生物组织中的应用[J].计算物理.2009
[9].罗正明.应用球谐近似计算电子在空腔中的能量沉积[J].辐射研究与辐射工艺学报.1987
[10].谢仲生.关于球谐函数方法中P_N和B_N近似的误差估计和收敛性问题[J].原子能科学技术.1978
论文知识图
