[发明专利]一种全光谱后向散射漫反射率的模拟方法

说明书

本发明涉及全光谱后向散射漫反射率模拟技术领域，公开了一种全光谱后向散射漫反射率的模拟方法，包括S1、根据TT SPF理论推导偏置散射函数TT‑B SPF；S2、求解TT SPF中的波长依赖的参数集合；S3、部署基于TT SPF、TT‑B SPF和IS的模拟方法以计算得到F‑BDR。本发明是基于一种与米氏SPF拟合更好、对后向散射事件模拟更加准确的TT SPF，同时推导TT‑B SPF，并根据精确的米氏散射理论计算波长依赖的散射参数，不仅适用于BDR的快速模拟，也可模拟全光谱的特性，并且本发明所述的图像模拟算法考虑每个波长模拟的单独参数计算，使得模拟出的结果具有波长依赖性，实现了F‑BDR和FD‑OCT图像的快速准确模拟。

技术领域

本发明涉及全光谱后向散射漫反射率模拟技术领域，具体为一种全光谱后向散射漫反射率的模拟方法。

背景技术

全光谱后向散射漫反射率（Full-spectrum backscattered diffusereflectance, F-BDR）提供了一种对生物组织结构、微观特性以及光谱特性的非侵入性检测指标，已经成为了多种医学诊疗和生物成像技术的理论基础。蒙特卡洛（Monte Carlo,MC）模拟方法长期以来被认为是模拟光与组织相互作用的“金标准”，近些年来也被应用于F-BDR的精确理论建模。然而基于MC的F-BDR的正向模拟方法始终无法被推广使用，有限的模拟F-BDR的方法，更是大多局限于单条BDR（Backscattered diffuse reflectance，后向散射漫反射率）线的模拟，难以扩展到面扫描（B-scan）和体扫描的模拟，这进一步限制了基于F-BDR的成像应用的模拟。究其原因，这是因为精确F-BDR的MC模拟基于米氏散射理论，它依赖于具有极低概率被采集的后向散射光子，同时还需要进行全光谱中每个波长的单独模拟，所以模拟高质量的F-BDR的计算耗时极长，因此现有的基于蒙特卡洛的模拟方法存在受制于不精确的散射相函数模型、极低的后向散射光子探测效率以及全光谱模拟的额外复杂度而导致无法快速精确地模拟全光谱后向散射漫反射率的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全光谱后向散射漫反射率的模拟方法，具备适用于BDR的快速模拟，可模拟全光谱的特性，并且本发明所述的图像模拟算法考虑每个波长模拟的单独参数计算，使得模拟出的结果具有波长依赖性等优点，解决了现有的基于蒙特卡洛的模拟方法存在受制于不精确的散射相函数模型、极低的后向散射光子探测效率以及全光谱模拟的额外复杂度而导致无法快速精确地模拟全光谱后向散射漫反射率的问题。

为解决上述现有的基于蒙特卡洛的模拟方法存在受制于不精确的散射相函数模型、极低的后向散射光子探测效率以及全光谱模拟的额外复杂度而导致无法快速精确地模拟全光谱后向散射漫反射率的技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种全光谱后向散射漫反射率的模拟方法，包括

S1、根据TT SPF 理论推导偏置散射函数TT-B SPF；

S1.1、定义光子的偏置散射条件；

在光子包根据偏置散射函数TT-B SPF进行偏置散射的假设下，定义偏置散射条件为：偏置散射后的光子行进方向为，探测器方向为，则偏置散射夹角的余弦值，即，偏置散射角根据TT-B SPF采样获得，具体采样方式为对TT-B SPF实行拒绝-接受采样方法以得到角度值[Casella G,Robert C P, Wells M T. Generalized accept-reject sampling schemes[J]. LectureNotes-Monograph Series, 2004: 342-347.];

S1.2、根据TT SPF和偏置散射条件推导TT-B SPF的偏置单向归一化系数；