支持向量机无损测量组织光学参数的研究

本文研究了新近发展的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法用于无损确定组织光学参数的特性和规律。利用蒙特卡洛模拟的样本数据系统研究了训练集样本数量对SVM预测精度的影响,在训练样本数为15的条件下,对μs',μa预测误差仅为1%、5%。实验研究了基于CCD测量的漫反射光和SVM算法确定组织模拟液光学参数的可靠性与精度。结果表明,支持向量机能够实现对光学参数的准确测量,结合CCD技术可应用于实际确定生物组织光学参数。     

生物组织光学特性参量的图像测量研究

为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。     

LSSVM在酒类近红外光谱检测中的应用

介绍了最小二乘支持向量机及光谱检测的基本理论,利用最小二乘支持向量机建立了光谱校正模型,对各种白酒进行了实验模拟,测量其酒精度的数值。得到的结果显示最小二乘支持向量机算法比其它算法,如主成份分析、偏最小二乘法等方法的精度更高。     

利用微区空间分辨漫反射测量组织光学特性

为了准确测量光源附近微区内的漫反射光分布,设计了一维光纤阵列探头,通过两个光开关的通道切换实现了对距离光源0.125～1.250 mm径向范围内10个位置漫反射光强的测量,空间分辨率为0.125 mm.实验测量的漫反射光分布与Monte Carlo(MC)结果相符合,验证了测量系统的可靠性,采用逆MC算法,实现了对生物组织模拟液光学参量的测量,测量结果与文献报道符合较好.     

基于人工鱼群算法和LS_SVM的变压器故障诊断

针对变压器故障数据的特征信息不确定性以及传统诊断方法准确率较低的问题,文中采用人工鱼群算法和最小二乘支持向量机相结合的方法来进行变压器故障诊断。将IECTC10数据库中的DGA特征气体比值作为输入,建立基于最小二乘支持向量机的变压器故障诊断模型,并运用人工鱼群算法对最小二乘支持向量机的参数进行优化选取。然后根据诊断结果,选出分类效果最佳的多比值特征参量组合。实验验证结果显示,文中所提出的诊断方法准确率可达96.67%,拥有更高的故障诊断正确率。     

基于PSO-LSSVM的振弦传感器温度补偿

针对振弦传感器测量精度受环境温度影响的问题,本文提出基于粒子群-最小二乘支持向量机的温度补偿方法。采用泛化能力好、收敛速度快、全局最优的最小二乘支持向量机,并引入粒子群算法对最小二乘支持向量机的两个参数进行优化,建立预测模型,进行温度补偿。实验表明:与BP神经网络算法相比,该方法提高了传感器的精度。     

一种最小二乘支持向量机的算法改进与实现

对最小二乘支持向量机的内在理论进行了分析,结果显示其存在模型不具有稀疏性等缺点。针对该缺点,结合压缩感知理论的分块稀疏编码方法,进行了最小二乘支持向量机的算法改进;并在已有工具箱的基础上对改进算法进行了Matlab实现。采用标准人脸库进行的改进算法实验显示,改进算法运行正确,性能良好,具有一定的应用价值。     

基于最小二乘迭代的多波长同时相移干涉测量方法

提出一种基于最小二乘迭代的多波长同时相移干涉测量方法。该方法可以在三个波长光波同时入射的同轴相移干涉测量系统中,对所有波长进行同时相移,通过单色CCD采集一系列相移量未知的多波长同时相移干涉条纹图,利用最小二乘迭代算法提取出单个波长下的包裹相位分布。结合多波长光学位相解包和降噪处理得到合成波长的相位分布,进而测量出待测物体的三维形貌。对该方法进行了数值模拟和光学实验验证,结果表明该方法实验过程简便、测量精度高、抗噪能力强。     

由漫射图像测量生物组织的光学特性

为了获取生物组织的光学特性参量,采用CCD无损测量系统来获得生物组织的漫反射图像,通过数据分析获取组织表面的漫射光分布,首先对具有不同光学特性参最的组织模拟液进行测量,用实验所得数据训练神经网络,并用另一组实验数据对神经网络的有效性和精确度进行了验证,然后对牛肉、猪肉以及人体表皮组织在633nm光照下进行了测量,由经实...     

改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的网络流量混沌预测

为了提高网络流量的预测准确性,针对最小二乘支持向量机参数优化方法的缺陷,提出一种改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的网络流量混沌预测模型。首先将最小二乘支持向量机参数作为粒子初始位置,然后通过粒子群之间信息交流、互相协作找到最优参数,并对惯性权重和学习因子进行改进,最后对网络流量数据进行重构,并采用最优参数的最小二乘支持向量机建立网络流量预测模型。实验结果表明,本文模型提高了网络流量的预测精度,并大幅度减少了训练时间,可以满足网络流量在线预测要求。     

采用空间分辨漫反射测定胃组织光学特性

研究了人正常胃黏膜及黏膜下层组织对488 nm,514.5 nm,532 nm,630 nm和632.8 nm的激光的光学特性及其差异,实验采用空间分辨反射光和CCD探测器以及非线性拟合确定组织光学特性。结果表明,人正常胃黏膜及黏膜下层组织对五个波长的激光的吸收系数、约化散射系数、光学穿透深度、漫射系数、漫反射率和漫反射率的位移都是随着激光波长的变化而变化的。其吸收系数的最大值在532 nm,其值为0.482 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为0.224 mm-1,最大差异在532 nm和632.8 nm之间,其值为115%,最小差异在488 nm和532 nm之间,其值为1.90%。其约化散射系数的最大值在488 nm,其值为5.93 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为3.87 mm-1,最大差异在488 nm和632.8 nm之间,其值为53.2%,最小差异在514.5 nm和532 nm之间,其值为3.25%。其光学穿透深度的最大值在632.8 nm,其值为0.612 mm,最小值在488 nm,其值为0.341 mm。其漫射系数的最大值在632.8 nm,其值为0.084 mm,最小值在488 nm,其值为0.055 mm。其漫反射率的最大值在630 nm,其值为0.356,最小值在532 nm,其值为0.271。其Δx的最大值在632.8 nm,其值为0.153 mm,最小值在488 nm,其值为0.100 mm。可见,人正常胃黏膜/黏膜下层组织对五个波长的激光的光学特性参数存在明显的差异。     

非均匀混浊介质多光谱反射成像的仿真与实验研究

提出了一种采集高动态范围多光谱反射率的实验方 法,并通过测量5个非均匀混浊介 质样品在全视场照射条件下和500~940nm波长范围内的反射图像数据 证明了本方法的可行性。同时 采用在辐射传输理论框架下建立的并行iMC蒙特卡罗仿真模型,通过使用漫反射标准板准确 记录入射光 束能量分布,输入至iMC仿真程序,获得可与反射率测量数据相比较的反射率仿真图像数据 。本文工 作为求解根据反射率确定非均匀混浊介质样品的光学特征与几何参数的逆问题提供了实验与 理论工具。     

复合热像法定量测量红外激光辐照度分布

为解决红外摄像法测量激光辐照度分布难以定量的问题,结合红外摄像法和量热法,提出了复合热像法的测量方案,研制了一套激光辐照度时空分布测量原理性样机,测量了2 000 W级Nd:YAG激光的辐照度分布。结果表明：利用漫反射屏上安置少量量热式激光能量探头的方式可以实现基于红外摄像法的绝对定标测量,通过红外漫反射数据与能量探头数据的归一化处理,可以得出红外激光辐照度的时空分布的定量结果。该样机系统为国内首创,并成功应用于红外强激光的辐照度定量测量。     

组织体漫反射率与光学特性参数关系的研究

本文从漫射理论出发,推导出了组织体漫反射率与约化散射系数和吸收系数之间的唯一性关系,应用了新兴的无损测量方法－－光学辐出度分光术,实验研究了组织模拟液漫反射率与组织光学性质的关系,为该技术在临床医学中的应用提供了理论和实验依据。     

Multislice tomographic imaging and analysis of human breast-equivalent phantoms and biological tissues

A laser transillumination tomographic system, consisting of electrical, optical, mechanical, and software components, to obtain multislice images of tissue-equivalent breast phantoms and biological tissues, is developed. The tissue-equivalent phantoms are prepared from paraffin wax mixed with wax color pigments by matching their surface backscattered profiles as measured by multiprobe laser reflectometer, with that of respective tissues. The optical parameters of these phantoms are determined by matching their reflectance profiles with that as obtained by Monte Carlo simulation of optical scattering. For multislice tomographic analysis conical breast phantoms of height 80.0 mm and 80.0 mm base diameter with inclusions of different optical properties and dimensions are developed. The resolution of the inclusions in the tomograms depends on their sizes and optical parameters. The minimum size of the inclusion as detected by this procedure in a slice of diameter 50.0 mm is 3.0 mm. The structural variation as observed in the tomograms of phantoms of combination of biological tissues indicates its possible applications in detecting the abnormalities developing in human healthy soft tissues.     

双层组织模型中漫反射光与内层光学参数关系

研究了双层组织光学参数变化对组织表面漫反射情况的影响规律.采用一个简化的生物组织双层模型,利用Monte Carlo方法和实验进行了研究.结果表明表面漫反射光随内层吸收系数增加而减小,随内层散射系数增加而增强,特别是内层吸收系数或散射系数为小值时,表面漫反射光对内层吸收系数或散射系数的变化非常敏感.     

人体组织中光的漫反射理论与仿真研究

本文利用漫射近似理论,推导了组织表面的空间分辨局部漫反射光的稳态解析式,然后利用人体结肠组织的两组典型光学特性参数,给出了漫射近似的计算结果,并与用蒙特卡洛仿真结果进行了比较．结果表明,漫射近似理论的成立是有条件的．通过采用一种修正的简化漫射方程,对漫反射光成功地进行了拟合,可用于组织光学特性参数的间接测量。     

Characterization and imaging of compositional variation in tissues

The diffuse surface reflectance profiles of the goat's isolated heart, spleen, and adipose tissues by multiprobe laser reflectometer are measured. The normalized backscattered intensity values for adipose, heart, and spleen tissues at source-detector separation 0.2 cm, are 0.060, 0.021, and 0.003, respectively. The optical parameters of these tissues are determined by the best fit (chi2(0.99)) of their spatial profiles with that as obtained by Monte Carlo simulation by iterative procedure. As the optical parameters of these vary over a wide range, adipose and spleen tissues are treated as inhomogeneity of diameter 0.1, 0.2, or 0.3 cm, and placed inside the control (heart) tissue at different depths. Anisotropic simulation of light backscattering or photon depth distribution is significantly different for various tissues. The surface intensity profiles vary depending on the changes in tissue composition. From the horizontal scans of the subtracted images, the photon backscattering simulated images of control and combination of tissues are obtained. By analysis of peak intensity and full-width at half maximum, the type, location, and size of the tissue compositional variation are determined.