一、时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究（论文文献综述）
左超,陈钱[1]（2022）在《计算光学成像：何来，何处，何去，何从？》文中提出计算光学成像是一种通过联合优化光学系统和信号处理以实现特定成像功能与特性的新兴研究领域。它并不是光学成像和数字图像处理的简单补充，而是前端（物理域）的光学调控与后端（数字域）信息处理的有机结合，通过对照明、成像系统进行光学编码与数学建模，以计算重构的方式获取图像与信息。这种新型的成像方式将有望突破传统光学成像技术对光学系统以及探测器制造工艺、工作条件、功耗成本等因素的限制，使其在功能（相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌、景深延拓，模糊复原，数字重聚焦，改变观测视角）、性能（空间分辨、时间分辨、光谱分辨、信息维度与探测灵敏度）、可靠性、可维护性等方面获得显着提高。现阶段，计算光学成像已发展为一门集几何光学、信息光学、计算光学、现代信号处理等理论于一体的新兴交叉技术研究领域，成为光学成像领域的国际研究重点和热点，代表了先进光学成像技术的未来发展方向。国内外众多高校与科研院所投身其中，使该领域全面进入了“百花齐放，百家争鸣”的繁荣发展局面。作为本期《红外与激光工程》——南京理工大学专刊“计算光学成像技术”专栏的首篇论文，本文概括性地综述了计算光学成像领域的历史沿革、发展现状、并展望其未来发展方向与所依赖的核心赋能技术，以求抛砖引玉。
孙晓林,周童童,孙志忠,李占明,胡栋[2]（2022）在《光学特性在果蔬品质无损检测中的研究进展》文中提出果蔬组织的光学特性与组织内部的化学成分和物理结构关系密切,可用来分析果蔬品质。为保证食品质量安全和消费者健康,多种光学技术被用于果蔬组织光学特性测量和品质无损检测。该文系统阐述时间分辨、频域、空间分辨、空间频域成像和积分球技术测量果蔬组织光学特性的原理和特点,对其在果蔬品质检测中的具体应用进行总结和展望,旨在为果蔬品质无损检测研究提供参考。
王迪[3]（2021）在《谱域光学相干层析成像技术中复数主从快速成像算法相关研究》文中认为谱域光学相干层析成像（Spectral-domain Optical Coherence Tomography,SD-OCT）系统在干涉光谱采样时常出现非线性采样及双干涉臂色散失配问题,影响了系统的轴向分辨率及灵敏度,提高了数据处理的复杂度。基于光谱域相位的复数主从算法（Complex Master Slave Algorithm,CMS）预先求解记录非线性采样特征和色散信息的复数相位模板,在数据采样后,通过矩阵运算获得深度感兴趣局域内的反射系数分布,在提高轴向分辨率、简化数据处理步骤的同时具有局域快速成像等显着优势。本文围绕基于复数主从算法的深度域相位（Depth-domain Phase）检测方法展开研究,主要工作包括光栅光谱仪的波数标定、复数相位模板的重建、联合深度域相位信息的光程测量等。论文具体的研究内容和创新点如下:1、研究谱域OCT基础技术及理论,改进了现存空间型谱域OCT系统的光源模块。获得系统实际的横向分辨率约为3.9μm,轴向分辨率约为1.7μm,成像深度约为689.8μm。2、为了实现复数相位模板的精确构建,提出了基于钕玻璃饱和吸收特征谱线的波数标定方法和基于精确光程差下特征谱线相位与窗口约束下相位拟合的波数标定方法。基于上述方法可以精确标定光栅光谱仪各采样点的绝对波数分布,进而实现常规快速傅立叶变换算法下干涉位置的精确定位和图像的高质量重建。3、为实现离散界面的快速精确定位,提出了基于复数主从算法的深度域相位检测技术。基于复数主从算法实现局域深度域信息的初步快速重建,并利用深度局域峰值采样点的位相信息,精确求解了深度域采样位置和理想光程差间的亚像素偏移量,实现了亚采样精度的位置定位,针对盖玻片的光程测量标准偏差约为4nm,说明本方法在离散界面的快速精确定位和精密表面结构的局域高灵敏度成像上具有突出优势。
刘少聪[4]（2021）在《基于探测光场时空调制的超分辨显微方法与技术的研究》文中进行了进一步梳理在显微成像领域中,电子显微镜受到了广泛的应用,主要原因在于其能够达到几个纳米甚至亚纳米的超高成像分辨率。但是电子显微镜也存在局限性,即对于成像条件的要求非常苛刻,其真空的成像环境决定了电子显微镜无法对生物活细胞进行长时程的观察。相比于电子显微镜,远场荧光光学显微镜是对生物活细胞成像更为合适的选择。远场光学显微镜能够实现对活细胞的无侵入性伤害成像和深度成像,而荧光显微成像中染料的使用也决定了其能够对活细胞进行特异性多参量成像,因此远场荧光光学显微镜是现代生物医学研究的重要工具。远场荧光光学显微镜同样也存在其自身的局限性,由于光学衍射极限的存在,远场光学显微成像分辨率在原理上被限制在半个激发光波长尺度左右,因此无法满足对生物细胞中更小分子成像的需求。为了实现荧光光学显微成像分辨率的提升以满足对分子结构物质的超分辨成像要求,众多超分辨成像技术在近几十年来被陆续提出,其中基于点扫描的超分辨显微技术应用较为广泛。点扫描技术采用聚焦光斑激发样品,聚焦光斑在样品面上扫描实现扫描成像,再利用点激发的样品面与探测面针孔的共轭关系,实现分辨率的提升。然而目前基于点扫描的超分辨荧光显微成像技术在应用上依然存在一定的缺陷,最核心的问题在于成像分辨率依然有限,还包括分辨率与信噪比的相互制约关系、样品的普适性、信息参量单一、成像速度慢等问题。本文围绕对探测光场的时空调制,以并行探测技术和受激辐射损耗（STED）技术作为出发点,旨在实现成像分辨率的提升,简化超分辨成像系统,同时利用荧光信息的多参量特质,获得荧光的时间信息,从另一个维度实现超分辨成像系统的升级。主要的工作和创新点如下:1、提出了基于并行探测空间调制的超分辨显微成像技术,对成像扫描显微成像技术进行深入的理论研究,利用并行探测实现对探测路的光场空间调制,结合像素重组算法和荧光差分技术,同时利用荧光饱和非线性获得成像的高频信息,实现分辨率接近2倍的提升。另一方面,仅使用单路光束即可实现荧光差分成像,优化荧光差分成像系统。2、提出了一种基于并行探测实现快速寿命成像的方法,利用探测器阵列和时间相关单光子计数器（TCSPC）阵列对荧光光子进行接收和计数,获取时间信息,利用阵列探测缓解了探测器和TCSPC的光子探测堆积效应,将寿命成像速度至少提高了 3倍,同时将像素重组技术与寿命成像技术相结合,提升了寿命成像的成像分辨率;将分光谱技术与并行探测技术相结合可以将成像速度进一步的提升一个量级。3、搭建了一套基于自适应光学的STED超分辨成像系统,利用空间光调制器（SLM）对损耗光路进行光学像差矫正,同时利用可变形镜对荧光光路进行光学像差矫正,实现了对探测光场的空间调制,进而实现了 STED成像质量的提升,为STED系统对生物样品进行深度成像提供了可能。4、在STED成像系统中,利用两个门控和延时电路即可获得荧光的寿命信息,实现时间调制;利用荧光寿命信息实现时间门控STED（time-gated STED）成像,提高STED成像的分辨率;同时提出了一种基于门探测的寿命光子重组STED成像技术,降低了 STED技术对损耗光功率的要求,缓解了 STED成像中光漂白对样品的影响。
刘文杰[5]（2021）在《基于宽场照明调制的快速三维超分辨荧光显微成像方法和系统研究》文中提出细胞是一切生命活动的基本结构和功能单位,但其活动大都发生在纳米尺度的各细胞器中。虽然电子显微镜和原子力显微镜等技术已经将分辨率推进到单纳米量级,但是这些技术存在着对样品破坏性大、难以区分不同结构、无法观测动态样品等缺点,并不适用于对生物样品,尤其是对活细胞进行三维快速观测。而光学显微镜则具有损伤小、特异性强、成像速度快以及可实现三维成像等潜在优点,是唯一有可能用于对活细胞样品进行三维快速观测的成像技术。但是由于光学衍射极限的存在,传统光学显微镜的横向分辨率一般被限制在半波长量级,轴向分辨率则更低,只能达到横向分辨率的三分之一左右。超分辨光学显微成像理念的出现大大提升了普通光学显微镜的分辨率,也因此被授予2014年诺贝尔化学奖。但现有的超分辨成像技术仍然存在着各自的不足,主要体现在难以平衡横向分辨率、轴向分辨率、成像速度和成像深度等参数,进而实现对亚细胞结构的大深度和快速三维超分辨观测。本论文正是围绕着这一核心科学问题开展研究工作。考虑到三维时空超分辨的要求,研究以宽场照明光场调制为手段,提出了基于变角度倏逝场照明的新型轴向和三维超分辨成像理论,发展了基于结构光照明调制的横向和三维超分辨成像技术。为了在实验上验证这些理论和方法,本文也全新设计并搭建了一套基于复合扫描振镜的多模态多维度超分辨显微成像系统和平台,并提出了相应的仪器和实验定量化校准和优化方案,最终在不同技术中实现了多色、大深度（数微米全细胞尺度）、长时程（大于一小时）、快速（大于每秒十帧）和三维超分辨（百纳米以下）成像。具体而言,每章包括以下研究内容:第一章首先介绍了与本文相关的一些成像概念,然后总结和比较了超分辨光学显微镜领域在提升横向和轴向分辨率方面所做的一些工作,最后指出现有技术的局限以及本文所做的改进和创新。第二章提出了一种基于快速扫描振镜的环状照明全内反射荧光显微镜系统,并进行了定量化的系统标定,包括扫描环校正、入射角测量和偏振控制。第三章提出了两种基于变角度倏逝场照明进一步提升全内反射荧光显微镜轴向分辨率的方法,并进行了相应的仿真和实验验证。第四章提出了将变角度倏逝场照明和结构光照明进行结合提升三维空间和时间分辨率的方案,并在第二章的基础上设计了相应的基于复合扫描振镜的三维快速超分辨显微成像系统。第五章在第四章系统的基础上进一步开发了一套多模态超分辨显微成像平台,可通过三维结构光照明调制实现大深度下的三维快速超分辨成像。第六章提出了一种结合三维结构光照明和单分子定位成像技术进行关联数据分析的思路和方案,同时对影响重构结果质量的各参数进行了全面综合分析。
胡乐佳[6]（2021）在《显微系统中基于波前探测与深度学习的像差校正方法研究》文中进行了进一步梳理荧光显微镜在生物医学研究中占有重要的一席之地。但是显微系统自身包含的像差以及生物组织引入的像差都限制了系统的成像质量。自适应光学技术能够对显微系统中的像差进行针对性地探测与校正,使得显微系统能够将光束有效地会聚到组织深处,从而实现深层组织光聚焦,以及恢复接近衍射极限的成像分辨率。但是显微系统中的波前探测与像差校正方法仍值得进一步研究与提升。当显微系统利用基于波前探测的像差校正方法在生物组织深处实现光聚焦时,其聚焦的可靠性有待探究。当显微系统使用Shack-Hartmann波前传感器进行波前探测时,其探测流程有待进一步简化,其探测精度与速度有待进一步提升。当显微系统不具备自适应光学硬件时,需要研究不依赖于硬件的像差校正方法作为替代方案。本论文对显微系统中基于波前探测与深度学习的像差校正方法展开了深入的研究,主要的研究内容及创新点如下:（1）通过实验探究了基于相干光学自适应技术的像差校正方法在小鼠脑切片上使用后向散射光作为反馈时的波前探测可靠性。提出以聚焦光斑的艾里斑半径作为聚焦可靠性判据。确定了在本实验条件下相干光学自适应技术可靠聚焦的临界深度为150μm。实验结果填补了相干光学自适应技术在波前探测可靠性探究上的空缺,为其在生物医学领域的应用提供了经验支撑。（2）基于深度学习,提出了一种通过卷积神经网络直接从Shack-Hartmann波前传感器获取的图像中预测Zernike系数的波前探测方法。简化了波前探测的流程并提升了波前探测的精度与速度。通过在300μm厚的小鼠脑切片上的实验,验证了所述方法的波前探测与像差校正的性能。（3）基于深度学习,提出了一种使用卷积神经网络直接从Shack-Hartmann波前传感器获取的图像中重建待测波前分布的方法,进一步简化了波前探测的流程并提升了探测精度。通过与多种波前重建方法对比,验证了所述方法在波前重建与像差校正方面的性能与泛化能力。（4）基于深度学习与像差的先验知识,为不具备自适应光学硬件的显微系统提供了一种通过卷积神经网络进行图像复原的像差校正方法,无需波前探测即可快速实现对图像的像差校正与降噪。提出了 一种无需精确配准且能够通过少量拍摄的图像进行训练数据集生成与扩增的方法,减少了人力与时间成本。所述方法在多种商用荧光显微镜以及自制的荧光显微镜中验证了图像复原的性能,体现了较好的泛化能力。综上所述,本论文对显微系统中基于相干光学自适应技术的像差校正方法的波前探测可靠性进行了实验探究,并提出了基于波前探测与深度学习的像差校正方法和基于深度学习与图像复原的像差校正方法,在生物医学研究中具有潜在的应用前景。
赵文超[7]（2021）在《基于平面薄膜堆栈结构的光学调控与荧光增强研究》文中研究表明光是一种重要的信息载体,在人类认识和改造世界中扮演着重要的角色,随着科学的发展,人们逐渐认识到光的本质是电磁波。而实现对电磁波的人为操控,一直是人类梦寐以求的理想。人工电磁材料是将人造单元结构以特定方式排列形成的具有特殊电磁特性的人工结构材料。一维平面薄膜堆栈结构,是超构材料领域的一个重要分支,具有结构简单、制备容易、与现代半导体工艺兼容等特点,近年来正日益受到广泛关注。全无机铯铅卤钙钛矿量子点,由于具有光吸收系数高、发射波长灵活可调、量子产率高等优异光电性能,在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域展现了非常诱人的应用前景。本论文旨在通过理论设计和实验制备平面薄膜堆栈结构实现对电磁参数的人工调控,并研究其耦合增强钙钛矿量子点光致发光的物理过程和作用机制。主要研究内容与创新点如下:一、提出并证明了使用金属薄膜可以显着增强天然高性能荧光团Cs Pb Br3钙钛矿量子点的发光,研究了PL强度随银薄膜和二氧化硅介质层厚度变化的函数关系。研究发现,当银薄膜厚度为60 nm,二氧化硅厚度为10 nm时,获得了相对参考样品最高达11倍的PL增强因子。数值模拟场分布展示了场增强效应和时均能量耗散密度,时间分辨荧光寿命测试揭示了PL强度衰减的微观动力学过程。PL较大增强背后的内在物理机制包括两方面:强烈的光学非对称类F-P薄膜干涉效应导致激发波长处的吸收大大增强;表面等离激元提高了发射波长处的辐射速率和量子效率。该研究为拓展高性能钙钛矿光电器件的实际应用开辟了新的途径,如发光二极管、等离子体激光器和生物传感器等。二、提出并实验制备了一种双层新型的超薄、大面积、共振可调的平面纳米媒质,器件结构由深亚波长厚度、高吸收率特性的氧化铜（Cu O）薄膜和金（Au）薄膜构成。实验结果显示,通过改变Cu O薄膜厚度可以灵活调节Cu O/Au双层堆栈结构的反射光谱,以其为基底旋涂Cs Pb Br3钙钛矿量子点后与裸石英直接旋涂Cs Pb Br3量子点参考样品相比实现了最大7倍的荧光增强,随着氧化铜薄膜厚度的增加PL增强因子逐渐减小。理论分析表明,荧光增强效应与光学非对称法布里-珀罗薄膜干涉引起高效光吸收和场增强导致自发辐射速率加快相关。所提出由金属和高损耗介质构成的光学涂层方案,在金属结构色、光检测、能量收集和辐射制冷等多种应用领域具有良好发展潜力。三、提出并实验证明了利用三层MIM和五层MIMIM等离子体纳米腔可以实现Cs Pb Br3量子点的荧光增强。首先,利用传输矩阵方法优化了结构参数,并在实验上制备了纳米腔样品。PL测试发现,405 nm激发波长与520 nm量子点发射波长处的三层MIM共振腔具有约为6～7倍的荧光增强效果。MIMIM双波长体系中,由于吸收增强和耦合发射效应的共同作用,获得了显着的12倍PL增强。利用数值模拟给出电磁场分布特征和吸收能量耗散情况,阐明了光致发光增强作用的场增强机制。时间分辨荧光技术分析了复合体系发光的衰减动力学过程。所提出的等离子体腔调控光发射的解决方案,为促进光学领域的工程应用建立了通用的平台,具有较高灵活可调度和广泛用途。四、理论设计并实验探索了利用多层Tamm等离激元光学微腔调控Cs Pb Br3量子点的自发辐射。首先,在理论上设计了光学Tamm等离激元的基本结构和材料组分,并利用转移矩阵方法对实验参数进行了扫描优化。接下来,据此优化参数在实验上制备了样品,SEM截面和光学反射谱表明,实验与理论计算结果吻合较好。最后,复合体系的PL测量显示,特征波长在530 nm的微腔体系相对参比样品实现了约5倍的荧光增强。数值模拟结果显示,TPP光学微腔中电场和磁场呈不对称分布特征,吸收的能量主要耗散在微腔顶层金属和量子点中。尽管已取得初步的PL调控效果,但实验上仍存在进一步优化空间,该研究为拓展Tamm等离激元微腔的多种光电应用奠定了基础。
宋晓康[8]（2021）在《组织体中内源性荧光团定量检测算法以及在组织光学仿体中的实验研究》文中研究表明荧光光谱法是一种获得待测样本的荧光分子浓度,荧光产率和荧光寿命的常用途径,是生物医学光子学的组织光学诊断技术之一,生物组织体中含有的多种内源性荧光团的绝对浓度、组分之间比例以及动态变化的数据携带有组织病变和代谢异常等信息,对于疾病前期筛查,早诊早治具有重要意义。但是因为皮肤组织作为一种复杂多相体系,在实际无创检测中由于组织背景具有强吸收和强散射的特性,荧光光谱的波形和强度均会受到强烈干扰,内源性荧光团的本征荧光光谱与实测荧光光谱存在较大差异;而本论文所要解决的核心问题,就是从实测光谱中复原本征的多组分荧光光谱,然后再将复原后的重叠光谱进行‘数学分离’并得到纯组分荧光光谱,并进行了定性和定量分析。荧光强度本身激发波长和发射波长的函数,因此在不联用其他光谱数据的前提下,其本身就是二维矩阵数据,维数是高于近红外光谱,拉曼光谱技术等一维谱,因此荧光光谱在未知的,多组分的,谱峰重叠的样本分析方面更具有优势,而且将每个荧光激发和发射光谱矩阵进行依次叠加得到三维立方阵,便可获得更强的多组分的分辨能力。因为根据净分析信号理论,随着数据维度的增加,待测物种的定量选择性也随之增加。针对三维立方阵数据的建模,大量学者研究和使用的二阶校正（三维数据分析）算法是基于三线性成分模型,本质上要求分析的样本是属于朗伯-比尔定律的线性体系,然而组织作为一种高散射、混浊的非均匀介质,使得该类算法收到应用限制。因此结合组织光学传输模型来改进现有的典型的二阶校正算法成为待测的多组分荧光定量分析的另一个关键点。本论文的第二章是概述了与本项目研究的相关理论基础;包括多种待测荧光团作为重要的生物信息分子在细胞氧化应激、免疫反应以及生物合成等方面的功能分析;人体皮肤组织结构,细胞类型介绍;组织光学参数概念以及光子在生物组织中传输模型总结;荧光光谱分析法中荧光团分析结构,环境因素的影响等总结;然后介绍了化学计量学中多元校正理论以及典型二阶校正-平行因子算法（PARAFAC）的分析步骤。本论文的第三章是研究在简单分析体系（澄清溶液）中多种荧光组分的定性和定量分析方法。首先采用正交实验并且将整个平行因子的建模流程分为了5大步骤,包含原始数据和承诺,数据集的预处理,模型初探,模型验证和结果解释,其中模型初探和模型验证的过程中需要多次进行迭代优化,并剔除样本中的高杠杆点和离群点,并采用了核一致函数诊断,折半分析等方法确定最佳的组分数并建立最终的分解模型,得出浓度相关的得分矩阵以及与激发光谱与发射光谱相关的载荷矩阵,并通过相关系数,回收率以及预测均方根误差等品质因子对模型的预测浓度进行了评估。本论文的第四章的核心是研究复杂多相体系（强吸收和强散射介质）中获取该体系或者是该样本中光学参数参数（吸收系数,散射系数,各项异性系数等）的获取方法;并给与之相关的辐射传输方程已经数值求解方法以及所对应的边界调节和光源模型,实验中采集了5个组别共22个仿体样本的漫发射和漫透射的数据,并结合逆向倍增法获取上述的吸收系数和散射系数等光学参数,并且与基于米散射和血红蛋白的摩尔消光系数方法得到的上述光学参数进行比对,发现两种方法具有很强的一致性。这也为第五章的本征荧光光谱的复原奠定了重要的基础。本论文第五章是研究在复杂多相体系（强吸收和强散射介质）中荧光组分的本征荧光光谱的复原问题,之所以说第四章为研究此问题就起到了铺垫的作用,那是因为大多数的基于理论的本征荧光光谱复原方法都需要使用到吸收系数和散射系数的这些光学参数;并且采用循序进行的实验和研究思路,第一步先在含有单个荧光组分吸收和散射仿体样本中,仅仅考虑复原效果,分别采用基于扩散方程和光子迁移理论的算法进行分析,实验结果显示后者具有较好的拟合度。第二步采用6因子5水平的正交实验设计方法制备了含有多个浓度梯度的散射剂和吸收剂以及在多个荧光剂的仿体样本,既要完成本征荧光光谱的复原又要将组多个混叠的荧光峰进行分离,通过最折半分析法校验模型,结果显示基于光子迁移理论的平行因子法能够有效预测复杂多相体系中纯荧光组分的浓度。
李同心[9]（2020）在《面向皮肤癌PDT在体测评的空间频域光学层析成像方法》文中研究表明近年来,光动力治疗（Photodynamic Therapy,PDT）已成为皮肤癌的主要治疗手段。现阶段的PDT在临床应用上存在一定局限性,影响PDT效果的瓶颈在于如何根据患者的个体化差异精准化治疗剂量,有效的解决方案是通过发展PDT在体测评进行实时治疗剂量的调整和优化。众多在研的PDT在体测评方法中,空间频域（Spatial Frequency Domain,SFD）成像因具有非接触、检测面积大、特异性强等优点,近年来已成为PDT在体测评方法的研究热点。SFD成像能够快速获取皮肤组织的多波长光学参数和PDT过程中的光敏剂浓度,从而可反推出组织体氧饱和度[SO2]、细胞毒性物质单态氧的浓度[1O2]和最低作用阈值[1O2]th。基于病变组织[SO2]比正常组织偏高的特点,在PDT过程中不断对比病变组织与正常组织[SO2]指标的差异,通过调整治疗光强度和光敏剂涂敷量实时优化[1O2],将病变组织的[1O2]稳定在高于[1O2]th的水平。当病变组织与周围正常组织的[SO2]相等时,立即停止治疗,这样便能达到有效治疗却又不会造成损伤的治疗目的。现有SFD成像技术在测量方式、光学参数和光敏剂浓度重建算法方面均存在一定程度的不足,本文将对此展开研究,该研究是SFD成像的进一步发展,不仅能为PDT的精准化治疗剂量提供有效在体测评方法,也可为新型光敏剂的研制提供重要评估工具。在SFD成像测量方式方面:传统基于相机的SFD成像系统只能以波长切换的串行方式满足PDT在体测评的多波长检测需求,导致时间成本较高,且高灵敏度相机价格较为昂贵,以普通科学相机作为探测器的SFD成像系统需在显着提高入射光源功率的条件下才能实现SFD成像的临床应用,而高功率的光源在临床上不具有适用性。为此本文将单像素成像技术与锁相光子计数技术引入SFD成像领域,设计并搭建了一套多波长、高灵敏度的单像素SFD成像系统,实现了微弱光检测条件下SFD成像的多波长并行测量和荧光测量,有效降低了SFD成像系统的光源功率,从而显着提高了光学测量安全性和基于传统相机SFD成像系统性价比。基于PDT在体测评波长要求,单像素SFD成像系统包含三个不同波长（450,520和650 nm）光源,其中450 nm波长用于激发光敏剂产生荧光,实现光敏剂浓度获取,该波长与520 nm波长的组织体光学参数可用于计算组织体[SO2]分布;650 nm波长为光敏剂荧光发射波长和PDT治疗波长,该波长下的组织体光学参数用于荧光传输建模、计算[1O2]和[1O2]th分布。为快速恢复组织体表面的调制漫反射图像,本文利用宽场正弦调制光空间频率已知的先验信息以及调制漫反射图像在二维DCT域的高度稀疏特性,发展了面向SFD成像测量的基于二维离散余弦变换的单像素成像方法（Discrete Cosine Transform-based Single-pixel Imaging,DCT-SPI）。数值模拟和仿体实验表明,DCT-SPI方法能够有效减少采样模板数目,大幅度缩短了单像素SFD成像系统的测量时间,有望实现PDT过程的动态测评和实时监测。为进一步缩短单像素SFD成像系统的测量时间,本文采用多频合成的宽场正弦调制光单次投影方式,并借助现有的单次快照多频解调方法实现了单幅多频调制漫反射图像中各频率分量的有效分离。结果表明,单像素SFD成像系统只需一次投影便可同时获取组织体多个不同频率分量的信息,有效提升了SFD成像的测量效率和实时性。在光学参数和光敏剂浓度重建算法方面:传统SFD成像方法不具备光学参数深度分辨能力和光敏剂浓度定量获取能力,为此本文发展了基于一阶Rytov近似线性求逆的空间频域扩散光层析成像（Spatial Frequency Domain Diffuse Optical Tomography,SFD-DOT）和基于归一化Born比线性求逆的空间频域荧光分子层析成像（Spatial Frequency Domain Fluorescence Molecular Tomography,SFD-FMT）方法。SFD-DOT方法建立了探测点出射光强相对于组织内不同空间位置处的光学参数灵敏度矩阵,实现了组织体光学参数的层析重建;SFD-FMT方法在SFD-DOT重建获取光学参数的基础上,通过对宽场正弦调制激发光和荧光在组织体中的光子输运过程同时建模,实现了组织体内光敏剂浓度分布的层析重建。本文采用数值模拟方法对SFD-DOT/FMT方法进行了评估,数值模拟结果表明SFD-DOT/FMT方法使用不同频率分量重建出的层析图像存在较大差异,使用多频联立的SFD-DOT/FMT重建策略可有效提升图像重建质量,且能改善现有反射式层析成像中深度重建趋肤效应的问题。本文以单像素SFD成像系统为平台对SFD-DOT/FMT方法设计了一系列仿体和离体组织实验,证明了单像素SFD成像系统可通过SFD-DOT/FMT方法有效获取生物组织的三个波长光学参数和荧光产率层析图像,后续可用于反推PDT过程中[SO2]、[1O2]和[1O2]th的分布,实现PDT精准治疗目的。
吴华钦[10]（2020）在《面向粘膜下早期胃肿瘤无损检测的光声成像原理与技术研究》文中提出光声成像是近十年来发展极为迅速的一种应用于实体肿瘤的结构与功能成像的技术。利用检测光声效应产生的超声信号,光声成像克服了光在生物组织体传输过程中的强散射作用,突破传统光学成像的成像深度浅以及声学成像的成像对比度低的局限,在早期癌症检测中具有潜在的广泛应用,有望成为肿瘤的诊断、定位、分期和治疗的有效手段。由于光声成像在生物组织深度成像中因不使用电离辐射而可提供最大强度的对比度以及卓越的空间分辨率,本论文提出将光声成像技术应用于粘膜下胃肿瘤的检测。基于胃腔组织的结构特征,提出短脉冲光依据内窥镜携载光纤经食道抵达胃腔激励胃壁组织,并利用外置于体外的超声换能器检测胃壁组织产生的光声信号的技术路线,系统地开展胃肿瘤与正常胃组织的光学吸收参数测量、仿真模拟粘膜下胃肿瘤光声信号的产生、搭建粘膜下胃肿瘤检测的扫描光声成像系统、搭建结合内窥镜的光声与超声双模成像系统、光声信号增强等研究,取出初步的结果与进展,具体如下:一、获得胃肿瘤与正常胃组织的光学吸收特性参数,指导粘膜下胃肿瘤光声信号生成的模拟研究。采用传统的光学成像方法与光声成像方法测量胃肿瘤、正常胃组织、离体动物组织的光学吸收系数,比较光学成像方法与光声成像方法测得的光学吸收系数的差异,为后续粘膜下胃肿瘤的光声信号模拟提供参数支持。二、根据粘膜下胃肿瘤的结构分布特点以及本论文提出的光声成像技术路线,构建简化的粘膜下胃肿瘤的仿真模型,通过耦合COMSOL Multiphysics的数学模块、传热模块、结构力学模块和声学模块仿真模拟粘膜下胃肿瘤光声信号的产生,获得粘膜下胃肿瘤光声成像的最佳波长,并开展离体实验验证最佳波长的成像效果。三、根据实验室现有的条件搭建应用于粘膜下胃肿瘤检测的光声扫描成像系统,测试了光声扫描成像系统的性能,包括系统的横纵向分辨率、系统对吸收体吸收差异的敏感度以及粘膜下胃肿瘤的检测深度等,从而揭示光声扫描成像系统在粘膜下胃肿瘤的检测能力。四、依据本论文提出的脉冲光经光纤传输至胃腔辐照胃壁组织的技术路线,提出利用白光内窥镜引导光纤通过食道进入胃腔,借助内窥镜成像设备实现脉冲光的的精准辐照,同时置于体外的医用超声阵列系统实现胃组织的超声成像以及接收外传光声信号,最后利用延迟叠加算法重建粘膜下胃肿瘤的光声与超声双模成像。据此分析了粘膜下模拟肿瘤的结构尺寸、浸润深度、光声信号强度以及信噪比等定量信息揭示了光声与超声双模成像应用于粘膜下胃肿瘤检测的可行性,并测试光声成像对离体胃肿瘤检测的能力,为粘膜下胃肿瘤的临床检测奠定基础。五、探究纳米金棒（GNRS）光吸收增强剂对粘膜下胃肿瘤光声信号增强效果,开展了粘膜下模拟血管光声信号增强研究以及离体胃肿瘤光声信号增强的研究。结果表明纳米金棒光吸收增强剂可以帮助光声成像系统实现深部胃肿瘤的检测。
二、时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究（论文提纲范文）
（1）计算光学成像：何来，何处，何去，何从？（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 计算光学成像：何来？ |
| 1.1 成像系统的雏形 |
| 1.2 光学成像系统的诞生——金属光化学摄影 |
| 1.3 第一次成像革命——感光版光化学摄影 |
| 1.4 第二次成像革命——胶卷光化学摄影 |
| 1.5 第三次成像革命——数码相机 |
| 1.6 第四次成像革命——计算成像?! |
| 2 计算光学成像：何处？ |
| 2.1 功能提升 |
| 2.1.1 相位成像 |
| 2.1.2 光谱成像 |
| 2.1.3 偏振成像 |
| 2.1.4 三维成像 |
| 2.1.5 光场成像 |
| 2.1.6 断层(体)成像 |
| 2.1.7 相干测量 |
| 2.2 性能提升 |
| 2.2.1 空间分辨 |
| 2.2.2 时间分辨 |
| 2.2.3 灵敏度 |
| 2.2.4 信息通量 |
| 2.3 成像系统简化与智能化 |
| 2.3.1 单像素成像 |
| 2.3.2 无透镜成像 |
| 2.3.3 自适应光学 |
| 2.3.4 散射介质成像 |
| 2.3.5 非视域成像 |
| 2.3.6 基于场景校正 |
| 3 计算光学成像：何去？ |
| 3.1 优势 |
| 3.1.1“物理域”和“计算域”的协同 |
| 3.1.2 潜在的“通用理论框架” |
| 3.2 弱点 |
| 3.2.1 成本与代价 |
| 3.2.2 数学模型≈甚至于≠物理过程 |
| 3.2.3 定制化vs标准化 |
| 3.2.4 技术优势vs市场需求 |
| 3.3 机会 |
| 3.3.1 科学仪器 |
| 3.3.2 商业工业 |
| 3.3.3 国防安全 |
| 3.4 威胁 |
| 4 计算光学成像：何从？ |
| 4.1 新型光学器件与光场调控机制 |
| 4.2 高性能图像传感器的发展 |
| 4.3 新兴的数学与算法工具 |
| 4.4 计算性能的提升 |
| 4.4.1 专用芯片 |
| 4.4.2 新材料和新器件 |
| 4.4.3 云计算 |
| 4.4.4 光计算 |
| 4.4.5 量子计算 |
| 4.5 人工智能 |
| 5 结论与展望 |
（2）光学特性在果蔬品质无损检测中的研究进展（论文提纲范文）
| 1 光学特性简介 |
| 2 光学特性测量及其应用现状 |
| 2.1 时间分辨与频域技术 |
| 2.1.1 原理及特点 |
| 2.1.2 应用 |
| 2.2 空间分辨技术 |
| 2.2.1 原理及特点 |
| 2.2.2 应用 |
| 2.3 空间频域成像技术 |
| 2.3.1 原理及特点 |
| 2.3.2 应用 |
| 2.4 积分球技术 |
| 2.4.1 原理及特点 |
| 2.4.2 应用 |
| 3 总结与展望 |
（3）谱域光学相干层析成像技术中复数主从快速成像算法相关研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号清单 |
| 1 绪论 |
| 1.1 OCT成像技术概况 |
| 1.1.1 生物光子学成像技术背景 |
| 1.1.2 OCT成像技术背景 |
| 1.1.3 OCT成像技术分类及比较 |
| 1.2 谱域OCT技术研究现状与校正信号啁啾的方法 |
| 1.2.1 谱域OCT技术的发展概况 |
| 1.2.2 谱域OCT信号啁啾现象及校正方法 |
| 1.3 本文的研究意义、主要研究内容和创新点 |
| 1.3.1 本文的研究目的及意义 |
| 1.3.2 本文的主要研究内容 |
| 1.3.3 本文的创新点 |
| 2 谱域OCT技术基础理论与超高分辨实验系统 |
| 2.1 谱域OCT技术成像原理 |
| 2.2 谱域OCT系统参数指标 |
| 2.2.1 系统分辨率和焦深 |
| 2.2.2 系统最大成像深度 |
| 2.2.3 系统灵敏度下降 |
| 2.2.4 系统信噪比 |
| 2.3 谱域OCT复数主从算法原理 |
| 2.4 超高分辨谱域OCT系统 |
| 2.4.1 现存的谱域OCT系统 |
| 2.4.2 谱域OCT系统参数测量及实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光栅光谱仪绝对波数分布的标定 |
| 3.1 基于钕玻璃特征吸收谱线多项式拟合的光谱波数标定方法 |
| 3.1.1 光谱仪波数标定方法综述 |
| 3.1.2 基于钕玻璃特征吸收谱线多项式拟合方法标定结果 |
| 3.2 基于高信噪比相位窗口约束拟合和特征谱线解包裹的光谱仪标定方法 |
| 3.2.1 基于高信噪比相位窗口约束拟合的绝对波数标定方法 |
| 3.2.2 基于高信噪比相位窗口约束拟合的绝对波数标定结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 结合深度域相位检测技术的OCT复数主从快速成像算法 |
| 4.1 谱域OCT技术中相位检测原理 |
| 4.1.1 相位检测技术研究现状 |
| 4.1.2 相位检测技术理论推导 |
| 4.2 谱域OCT技术中复数主从算法应用 |
| 4.2.1 复数主从算法局域快速成像仿真 |
| 4.2.2 复数主从算法实际成像结果 |
| 4.3 基于复数主从算法的深度域相位检测技术原理 |
| 4.4 基于复数主从算法的深度域相位检测技术实验结果 |
| 4.4.1 盖玻片光程单点重复性测量实验结果 |
| 4.5 本章小节 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（4）基于探测光场时空调制的超分辨显微方法与技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光学显微领域的探索 |
| 1.2 远场光学超分辨显微成像技术 |
| 1.2.1 基于点扩散函数工程原理 |
| 1.2.2 基于频域扩展原理 |
| 1.2.3 基于荧光随机定位原理 |
| 1.2.4 其他远场光学超分辨显微成像技术 |
| 1.3 基于光场调制的点扫描超分辨显微成像技术 |
| 1.3.1 基于空间调制的点扫描超分辨显微成像技术 |
| 1.3.2 基于时间调制的点扫描超分辨显微成像技术 |
| 1.4 现有显微成像技术的缺陷与不足 |
| 1.5 本论文的研究内容及创新点 |
| 1.5.1 本论文的研究内容 |
| 1.5.2 本论文的组织结构 |
| 1.5.3 本论文的创新点 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 基于并行探测光场空间调制的成像扫描显微成像 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 成像扫描显微成像的原理 |
| 2.2.1 矢量衍射理论 |
| 2.2.2 像素重组 |
| 2.2.3 成像扫描显微成像中的噪声模型 |
| 2.2.4 探测器阵列对成像扫描显微成像的影响 |
| 2.3 基于并行探测的饱和虚拟荧光差分显微成像技术 |
| 2.3.1 荧光差分显微成像原理 |
| 2.3.2 饱和虚拟荧光差分显微成像原理 |
| 2.3.3 饱和系数与平移系数对饱和虚拟荧光差分成像的影响 |
| 2.4 饱和虚拟荧光差分显微成像的成像系统与结果分析 |
| 2.4.1 成像仿真结果与分析 |
| 2.4.2 成像系统与控制 |
| 2.4.3 成像实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于并行探测光场时间调制的超分辨荧光寿命显微成像 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于TCSPC的时域荧光寿命成像 |
| 3.2.1 基于TCSPC的寿命测量原理 |
| 3.2.2 基于TCSPC寿命成像的发展 |
| 3.3 基于并行探测的寿命获取 |
| 3.3.1 光子探测的堆积效应 |
| 3.3.2 并行探测对堆积效应的抑制 |
| 3.4 成像系统结构与控制 |
| 3.4.1 成像系统结构 |
| 3.4.2 重要的光学部件 |
| 3.4.3 成像系统的控制 |
| 3.5 成像结果与分析 |
| 3.5.1 荧光寿命的成像分辨率 |
| 3.5.2 荧光寿命的成像速度和精度 |
| 3.6 基于分光谱技术的并行探测荧光寿命成像技术 |
| 3.6.1 荧光分光谱寿命成像 |
| 3.6.2 成像原理 |
| 3.6.3 荧光寿命测量结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于探测光场空间调制的受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于自适应像差矫正的受激辐射损耗超分辨成像系统 |
| 4.2.1 成像系统整体结构和控制 |
| 4.2.2 激发光路的描述 |
| 4.2.3 损耗光路的描述 |
| 4.2.4 合束光路的描述 |
| 4.2.5 探测光路的描述 |
| 4.3 系统重要光学部件 |
| 4.3.1 声光调制器和电光调制器 |
| 4.3.2 空间光调制器 |
| 4.3.3 可变形镜 |
| 4.3.4 振镜系统 |
| 4.4 像差自适应矫正 |
| 4.4.1 像差与Zernike系数 |
| 4.4.2 可变形镜的标定 |
| 4.4.3 像差自动矫正 |
| 4.5 成像系统校准与成像结果 |
| 4.5.1 系统光路粗对准 |
| 4.5.2 基于金颗粒成像的对准与像差矫正 |
| 4.5.3 基于荧光颗粒成像的像差矫正 |
| 4.5.4 成像结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于探测光场时间调制的受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于时间调制的受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 5.2.1 受激辐射损耗对寿命的影响 |
| 5.2.2 基于时间调制的受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 5.3 基于时间门探测的寿命信息获取 |
| 5.3.1 延时&门电路 |
| 5.3.2 基于延时&门电路的寿命曲线获取 |
| 5.3.3 基于扇出缓存器的快速寿命测定 |
| 5.3.4 基于快速寿命测定的时间门控受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 5.4 基于门探测的寿命光子重组受激辐射损耗超分辨显微成像 |
| 5.4.1 研究背景 |
| 5.4.2 成像原理 |
| 5.4.3 成像系统与控制 |
| 5.4.4 成像结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间取得的科研成果 |
（5）基于宽场照明调制的快速三维超分辨荧光显微成像方法和系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 从衍射受限到超分辨 |
| 1.1.1 衍射极限、分辨率、点扩散函数和光学传递函数 |
| 1.1.2 点扫描、宽场和全内反射荧光显微镜 |
| 1.1.3 景深和焦深 |
| 1.1.4 光学层切 |
| 1.2 横向超分辨光学显微镜 |
| 1.2.1 基于确定坐标分辨的横向超分辨光学显微镜 |
| 1.2.2 基于随机坐标定位的横向超分辨光学显微镜 |
| 1.2.3 基于频谱扩展的横向超分辨光学显微镜 |
| 1.3 轴向和三维超分辨光学显微镜 |
| 1.3.1 基于PSF工程的轴向超分辨光学显微镜 |
| 1.3.2 基于干涉的轴向超分辨光学显微镜 |
| 1.3.3 基于倏逝场的轴向超分辨光学显微镜 |
| 1.4 现有技术局限 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 1.6 本文创新点 |
| 2 定量化环状照明全内反射荧光显微镜系统 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 硬件系统 |
| 2.3 系统标定 |
| 2.3.1 扫描环校正 |
| 2.3.2 入射角测量 |
| 2.3.3 偏振控制 |
| 2.4 系统测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于变角度倏逝场照明的轴向超分辨光学显微镜 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 基于逆问题求解的多角度轴向超分辨全内反射荧光显微镜 |
| 3.2.1 重构原理 |
| 3.2.2 仿真结果 |
| 3.3 基于数值求解的双角度轴向超分辨全内反射荧光显微镜 |
| 3.3.1 重构原理 |
| 3.3.2 仿真结果 |
| 3.3.3 实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于变角度干涉倏逝场照明的三维超分辨光学显微镜 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 重构流程 |
| 4.2.1 MA-TIRF-SIM |
| 4.2.2 STARII-SIM |
| 4.3 硬件系统 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于三维结构光照明的大深度三维超分辨成像 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 硬件系统 |
| 5.3 重构原理 |
| 5.4 实验结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 基于结构光照明和单分子定位的关联三维超分辨光学显微镜 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 SMLM实验优化 |
| 6.2.1 样品制备参数优化 |
| 6.2.2 图像获取参数优化 |
| 6.2.3 后期重构参数优化 |
| 6.2.4 基于普通PSF的3D SMLM重构 |
| 6.3 关联3D SIM-SMLM |
| 6.3.1 硬件系统 |
| 6.3.2 工作流程 |
| 6.3.3 实验结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间主要科研成果 |
（6）显微系统中基于波前探测与深度学习的像差校正方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 显微系统中的波前像差 |
| 1.1.2 显微系统中的自适应光学技术 |
| 1.2 显微系统中像差校正方法的研究现状 |
| 1.2.1 基于波前探测的像差校正方法研究现状 |
| 1.2.2 基于图像复原的像差校正方法研究现状 |
| 1.3 本论文的研究内容与创新点 |
| 1.3.1 本论文的研究内容与章节安排 |
| 1.3.2 本论文的创新点 |
| 2 基于相干光学自适应技术的波前探测可靠性探究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.3 生物样品的制备与散射系数测量 |
| 2.4 实验系统设计与搭建 |
| 2.4.1 液晶空间光调制器的校准 |
| 2.4.2 基于相干光学自适应技术的系统设计与搭建 |
| 2.5 实验结果与分析 |
| 2.5.1 光学聚焦的实验结果 |
| 2.5.2 光学聚焦的可靠性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于深度学习和Shack-Hartmann波前传感器的波前探测方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论基础 |
| 3.2.1 基于Shack-Hartmann波前传感器的波前探测方法 |
| 3.2.2 卷积神经网络 |
| 3.3 实验系统设计与搭建 |
| 3.4 算法实现 |
| 3.4.1 实验数据集的生成与获取 |
| 3.4.2 网络结构 |
| 3.4.3 网络训练与实现 |
| 3.5 方法对比与分析 |
| 3.6 生物组织中的像差校正 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于深度学习和Shack-Hartmann波前传感器的波前重建方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论基础 |
| 4.2.1 卷积神经网络中的残差结构 |
| 4.2.2 基于角谱理论的光路仿真 |
| 4.3 算法实现 |
| 4.3.1 混合数据集的生成与获取 |
| 4.3.2 网络的结构设计与训练 |
| 4.4 方法对比与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于深度学习和像差先验的显微图像像差校正方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论基础 |
| 5.3 算法实现 |
| 5.3.1 基于像差先验的实验数据集获取与增强 |
| 5.3.2 网络的结构设计与训练 |
| 5.4 方法对比与分析 |
| 5.5 不同荧光显微镜中的应用 |
| 5.5.1 商用共聚焦显微镜 |
| 5.5.2 商用双光子显微镜 |
| 5.5.3 商用宽场显微镜 |
| 5.5.4 自制的共聚焦显微镜 |
| 5.6 三维图像中的应用 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间主要的研究成果 |
（7）基于平面薄膜堆栈结构的光学调控与荧光增强研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 表面等离激元与电磁超构材料 |
| 1.2.1 表面等离激元基础 |
| 1.2.2 电磁超构材料发展 |
| 1.3 平面薄膜堆栈超构材料 |
| 1.3.1 平面薄膜堆栈超构材料基础 |
| 1.3.2 平面薄膜堆栈超构材料应用 |
| 1.4 钙钛矿量子点与光致发光增强 |
| 1.4.1 钙钛矿量子点简介 |
| 1.4.2 光致发光机制与特征参数 |
| 1.4.3 等离激元和微腔调控光发射 |
| 1.5 本论文的研究内容和章节安排 |
| 第2章 银纳米薄膜辅助增强量子点光致发光 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料制备与表征 |
| 2.2.1 CsPbBr_3量子点制备与表征 |
| 2.2.2 银纳米薄膜制备与表征 |
| 2.3 银纳米薄膜辅助增强量子点荧光 |
| 2.3.1 荧光强度变化和增强因子分析 |
| 2.3.2 椭圆偏振分析和光学吸收光谱 |
| 2.3.3 能量跃迁过程和荧光寿命分析 |
| 2.3.4 表面等离激元色散关系 |
| 2.4 荧光角度色散分析 |
| 2.5 其他贵金属纳米薄膜增强荧光 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于深亚波长双层纳米媒质的荧光调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论设计与实验制备 |
| 3.2.1 理论设计分析 |
| 3.2.2 实验制备流程 |
| 3.3 双层纳米体系结构与光学性能 |
| 3.3.1 退火前后双层体系结构表征 |
| 3.3.2 椭圆偏振技术提取光学参数 |
| 3.3.3 退火前后双层结构反射光谱 |
| 3.4 双层纳米结构耦合调控光发射 |
| 3.4.1 荧光光谱和增强因子分析 |
| 3.4.2 时间分辨光谱测试与分析 |
| 3.4.3 电磁场分布与能量耗散 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 MIM型纳米腔的光谱调控与荧光增强 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MIM型堆栈结构设计与优化 |
| 4.2.1 MIM三层堆栈结构设计与优化 |
| 4.2.2 MIMIM五层堆栈结构设计与优化 |
| 4.3 MIM型纳米腔调控量子点光致发光 |
| 4.3.1 纳米腔调控荧光强度与寿命 |
| 4.3.2 电磁场分布与能量耗散 |
| 4.3.3 幅值和相位等物理量计算 |
| 4.4 荧光角度色散分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Tamm等离激元微腔设计与荧光增强 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论设计与参数优化 |
| 5.2.1 荧光材料与微腔结构设计 |
| 5.2.2 Tamm等离激元结构参数优化 |
| 5.3 微腔结构制备与耦合荧光发射 |
| 5.3.1 DBR结构制备与光学表征 |
| 5.3.2 Tamm等离激元腔耦合光发射 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）组织体中内源性荧光团定量检测算法以及在组织光学仿体中的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 组织内源性荧光团检测技术研究的背景及意义 |
| 1.1.1 慢病早诊早治必要性和迫切性 |
| 1.1.2 基于组织内源性基团检测慢性病的可行性 |
| 1.2 组织内源性荧光基团的检测方法 |
| 1.2.1 色谱、质谱、核磁共振谱检测技术 |
| 1.2.2 光学成像和光谱检测技术 |
| 1.3 三维荧光光谱的数据分析与建模 |
| 1.3.1 化学计量学的多变量解析思路与黑白灰多组分分析体系 |
| 1.3.2 三维荧光光谱数据分析与张量建模 |
| 1.4 本论文的立项意义和主要研究内容 |
| 第二章 研究理论与方法 |
| 2.1 皮肤组织与荧光基团 |
| 2.1.1 皮肤组织的结构与功能 |
| 2.1.2 皮肤组织代谢与免疫功能 |
| 2.1.3 组织体中荧光基团的分类和指纹信息 |
| 2.2 组织光学检测的基础原理与模型 |
| 2.2.1 光子在生物组织介质中传输 |
| 2.2.2 荧光分析法基本原理和方法 |
| 2.3 三线性成分模型的研究背景 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 单相溶液体系中多种荧光组分的定量分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 方法原理 |
| 3.2.1 三线性成分模型 |
| 3.2.2 平行因子法及其迭代计算步骤 |
| 3.2.3 平行因子法组分分解时成分数的判定 |
| 3.3 实验部分 |
| 3.2.1 仪器与试剂 |
| 3.2.2 实验参数设置 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.4 数据处理与结果分析 |
| 3.4.1 仪器原始数据提取与合成 |
| 3.4.2 数据集预处理 |
| 3.4.3 模型初探 |
| 3.4.4 模型验证 |
| 3.4.5 结果解释 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 复杂多相体系(组织光学仿体)的光学参数的获取 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 方法原理 |
| 4.2.1 玻尔兹曼辐射传输方程 |
| 4.2.2 辐射传输方程简化与扩散方程 |
| 4.2.3 辐射传输方程的求解思路和方法 |
| 4.2.4 组织光学特性参数的提取 |
| 4.3 实验部分 |
| 4.3.1 仪器与试剂 |
| 4.3.2 实验参数设置 |
| 4.3.3 实验方法 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 仿体样本漫反射率和漫透射率光谱分析 |
| 4.4.2 基于逆向倍增法计算的吸收系数,散射系数和各项异性系数分析 |
| 4.4.3 基于血红蛋白摩尔消光系数以及样本浓度计算吸收系数 |
| 4.4.4 基于米散射理论计算的约化散射系数和各项异性系数 |
| 4.4.5 逆向倍增法与米散射理论加摩尔光系数计算的光学参数对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 复杂多相体系(组织光学仿体)中多类荧光团的定量分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 方法原理 |
| 5.2.1 多相分析体系中本征荧光光谱复原方法概述 |
| 5.2.2 基于扩散方程的本征荧光光谱复原理论 |
| 5.2.3 基于光子迁移理论的本征荧光光谱复原理论 |
| 5.3 实验部分 |
| 5.3.1 仪器与试剂 |
| 5.3.2 实验参数设置 |
| 5.3.3 基于光子迁移理论的本征荧光(单荧光组分)复原方法(2D-EM) |
| 5.3.4 实验方法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 实测荧光光谱(单荧光组分)失真的原因分析 |
| 5.4.2 基于扩散方程的本征荧光(单荧光组分)复原方法(2D-EM) |
| 5.4.3 基于改进后的平行因子分析法复原多组分的荧光光谱(3D-EEM) |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（9）面向皮肤癌PDT在体测评的空间频域光学层析成像方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 PDT在体测评的意义 |
| 1.3 PDT在体测评的[SO_2]、[~1O_2]和[~1O_2]_(th)获取方法 |
| 1.3.1 [SO2]获取:光谱方程 |
| 1.3.2 [~1O_2]获取:宏观[~1O_2]模型 |
| 1.3.3 [~1O_2]_(th)获取:[~1O_2]_(th)阈值模型 |
| 1.4 面向皮肤癌PDT在体测评的空间频域成像方法 |
| 1.5 SFD成像方法国内外研究进展及现存问题 |
| 1.5.1 研究进展 |
| 1.5.2 现存问题 |
| 1.6 本文主要研究内容和结构安排 |
| 1.6.1 主要研究内容 |
| 1.6.2 论文结构安排 |
| 第2章 光在生物组织中的传输理论及宽场正弦调制光传输建模 |
| 2.1 光与生物组织的相互作用 |
| 2.1.1 光的吸收 |
| 2.1.2 光的散射 |
| 2.1.3 荧光效应 |
| 2.2 光学参数测量方式 |
| 2.3 光在组织中的传输模型 |
| 2.3.1 辐射传输方程 |
| 2.3.2 扩散方程 |
| 2.4 宽场正弦调制光传输建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 面向PDT在体测评的多波长、高灵敏度单像素SFD成像系统 |
| 3.1 单像素SFD成像系统组成 |
| 3.1.1 光源选择及编码 |
| 3.1.2 方波产生模块 |
| 3.1.3 单像素SFD成像数据采集 |
| 3.1.4 光子计数检测模块 |
| 3.2 单像素SFD成像系统性能评估 |
| 3.2.1 锁相检测通道串扰评估 |
| 3.2.2 光子计数检测线性度评估 |
| 3.2.3 系统稳定性评估 |
| 3.2.4 测量SNR评估 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 调制漫反射图像的恢复与空间解调方法 |
| 4.1 调制漫反射图像的恢复:DCT-SPI方法 |
| 4.2 DCT-SPI方法验证及性能评估 |
| 4.2.1 数值模拟验证及评估 |
| 4.2.2 实验验证及评估 |
| 4.3 调制漫反射图像的空间解调:SSMD方法 |
| 4.4 基于数值模拟的SSMD方法性能评估 |
| 4.4.1 不同空间频率解调 |
| 4.4.2 不同调制方向解调 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 面向PDT在体测评的SFD-DOT方法与实验研究 |
| 5.1 SFD-DOT方法理论研究 |
| 5.1.1 SFD-DOT问题描述 |
| 5.1.2 基于一阶Rytov近似的SFD-DOT线性反演格式推导 |
| 5.1.3 SFD-DOT逆问题求解 |
| 5.2 基于数值模拟的SFD-DOT方法性能评价 |
| 5.2.1 不同直径异质体重建 |
| 5.2.2 不同吸收对比度异质体重建 |
| 5.2.3 不同植入深度异质体重建 |
| 5.2.4 数值模拟小结 |
| 5.3 SFD-DOT方法实验验证 |
| 5.3.1 单目标体仿体层析成像 |
| 5.3.2 双目标体仿体层析成像 |
| 5.3.3 离体猪肉组织埋管层析成像 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 面向PDT在体测评的SFD-FMT方法与实验研究 |
| 6.1 SFD-FMT方法理论研究 |
| 6.1.1 SFD-FMT问题描述 |
| 6.1.2 基于归一化Born比的SFD-FMT线性反演格式推导 |
| 6.2 基于数值模拟的SFD-FMT方法性能评估 |
| 6.3 SFD-FMT方法实验验证 |
| 6.3.1 单目标体仿体层析成像实验 |
| 6.3.2 双目标体仿体层析成像实验 |
| 6.3.3 离体鸡肉组织埋管层析成像实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 本文主要创新 |
| 7.3 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研项目情况 |
| 致谢 |
（10）面向粘膜下早期胃肿瘤无损检测的光声成像原理与技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 第一章 光声成像技术 |
| 1.1 光声成像技术的原理 |
| 1.2 光声成像系统 |
| 1.3 光声成像算法 |
| 1.4 光声成像的临床潜在应用研究 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 胃肿瘤光吸收系数测量研究 |
| 2.1 Kubelka-Munk模型下的胃肿瘤吸收特性研究 |
| 2.1.1 Kubelka-Munk理论的原理 |
| 2.1.2 正常胃组织、血液、胃肿瘤的吸收系数测量 |
| 2.2 胃肿瘤组织的吸收系数光声测量研究 |
| 2.2.1 实验原理 |
| 2.2.2 实验装置 |
| 2.2.3 实验结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于有限元分析法的粘膜下胃肿瘤光声成像的最佳波长研究 |
| 3.1 仿真与实验内容 |
| 3.1.1 模拟产生光声信号的原理 |
| 3.1.2 仿真模型 |
| 3.1.3 实验设备与样品设置 |
| 3.2 仿真结果与实验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于长焦区聚焦超声换能器粘膜下胃肿瘤的光声扫描成像 |
| 4.1 成像原理与系统装置 |
| 4.1.1 成像原理 |
| 4.1.2 系统装置 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.2.1 系统分辨率检测 |
| 4.2.2 系统灵敏度检测 |
| 4.2.3 离体胃肿瘤横向与纵向检测实验 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.3.1 系统分辨率检测结果 |
| 4.3.2 系统灵敏度检测实验结果 |
| 4.3.3 粘膜下胃癌的横向和纵向光声成像的检测结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于临床超声系统的粘膜下早期胃癌实时光声与超声双模成像系统的研究 |
| 5.1 系统装置与样品 |
| 5.1.1 样品 |
| 5.1.2 光声与超声双模成像系统装置 |
| 5.1.3 延迟叠加算法 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.2.1 实时的光声和超声双模内窥镜成像系统的横纵向分辨率 |
| 5.2.2 胃粘膜下的模拟肿瘤的光声与超声双模成像系统成像结果 |
| 5.2.3 离体胃癌组织的光声成像结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 基于光吸收增强剂的光声成像胃癌检测研究 |
| 6.1 光吸收增强剂的应用研究 |
| 6.2 实验内容与结果 |
| 6.2.1 实验装置与样品 |
| 6.2.2 实验结果 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究（论文参考文献）
- [1]计算光学成像：何来，何处，何去，何从？[J]. 左超,陈钱. 红外与激光工程, 2022
- [2]光学特性在果蔬品质无损检测中的研究进展[J]. 孙晓林,周童童,孙志忠,李占明,胡栋. 食品研究与开发, 2022(04)
- [3]谱域光学相干层析成像技术中复数主从快速成像算法相关研究[D]. 王迪. 浙江大学, 2021(09)
- [4]基于探测光场时空调制的超分辨显微方法与技术的研究[D]. 刘少聪. 浙江大学, 2021(01)
- [5]基于宽场照明调制的快速三维超分辨荧光显微成像方法和系统研究[D]. 刘文杰. 浙江大学, 2021(01)
- [6]显微系统中基于波前探测与深度学习的像差校正方法研究[D]. 胡乐佳. 浙江大学, 2021(01)
- [7]基于平面薄膜堆栈结构的光学调控与荧光增强研究[D]. 赵文超. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [8]组织体中内源性荧光团定量检测算法以及在组织光学仿体中的实验研究[D]. 宋晓康. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [9]面向皮肤癌PDT在体测评的空间频域光学层析成像方法[D]. 李同心. 天津大学, 2020(01)
- [10]面向粘膜下早期胃肿瘤无损检测的光声成像原理与技术研究[D]. 吴华钦. 福建师范大学, 2020(12)