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1.2 激光散斑成像的研究概况
1.3 研究目的
激光散斑衬比成像（LSCI）是一种测量血流变化的全视场光学成像技术[16]，，具有相干域光学成像方法所具有的优点，即非接触，无创伤，在体内快速成像等特点[17,18]。实际LSCI系统中，散斑会随着散射颗粒的运动而产生去相关效应，在一定的曝光时间内，散斑的衬比度会随之降低。同时，散斑图像会出现空间模糊效应，使的成像质量降低。因此散斑衬比度与曝光时间、颗粒运动状态之间存在一定联系。而散斑尺寸与CCD像素尺寸的比例会影响散斑衬比度的计算精度，因此本课题的主要目的是利用数值模拟的方法模拟50帧散斑图像，通过激光散斑时间衬比方法，计算模拟散斑图像的光强的标准偏差与平均值之比—衬比度，绘制在不同散斑尺寸下，m值与衬比度的关系曲线图，然后进行拟合及校准，分析空间平均效应对计算散斑衬比度精度的影响，从而为进一步研究散斑衬比度成像技术提供参考价值。
1.4 主要内容
激光散斑衬比成像具有相干域光学成像方法的一切优点，在测量血流速度变化中广泛应用。本文在前两章主要归纳了应用于模拟散斑的相关理论以及数据分析方法。第三章介绍模拟散斑以及数据处理的方法。由于有限的散斑尺寸，实际激光散斑衬比成像系统总是面临空间平均的问题。为消除或抑制空间平均效应，采取的做法是引入校准因子β进行校准。空间平均效应的问题可利用Matlab模拟散斑图像序列，对其一阶统计特性进行衬比分析，将在不同散斑尺寸下的散斑衬比度值K和反映血流速度的T/τ进行校准，拟合绘图后分析空间平均效应对散斑衬比度的影响。
全文共分三章，内容如下：
第一章：绪论，首先介绍激光散斑的相关背景，发展概况以及应用领域，归纳了近年以来散斑衬比成像以及数据处理方面的研究进展，阐述研究空间平均效应对散斑衬比度影响即散斑尺寸大小对散斑衬比度的影响。
第二章：理论基础，介绍散斑成因、分类、统计特性，散斑衬比度定义，散斑衬比成像原理，Copula函数概念，以及三种不同的激光散斑衬比分析方法—时间衬比分析、空间衬比分析和时空联合衬比分析的原理及对比。
第三章：时间积分的动态散斑模拟以及对模拟数据的处理与分析，首先在Copula方法基础上用Matlab模拟出具有相关性的散斑图序列，采用衬比分析方法求得散斑图像的衬比度值，并对数据用校准因子β进行校准。对模拟所得数据进行拟合绘图，分析空间平均效应对散斑衬比度的影响。
2 理论基础
2.1 散斑成因及类型
通常情况下，相对于激光波长来说，物体表面都是粗糙的。当相干光照射到这样的粗糙物体表面时，从含有散射颗粒的粗糙物体内部散射或透射时，会产生不规则的光强度分布以及随机的散斑分布。每个面元都可视为一个衍射单位，而整个粗糙物体表面则是由大量衍射单元的集合。不同衍射单元对于入射相干光的反射或散射会引起不同的光程差，而经由表面衍射单元反射或散射的光波在空间相遇时干涉。因为衍射单元数量较大且无规则分布，相干光经过散射介质和自由空间传播后可观察到随机分布的斑点图像，该斑点即为散斑[19]。
根据是否利用透镜生成散斑场，将散斑分为两类，把散斑生成中利用成像透镜的称为主观散斑，也即成像散斑；把不经过透镜的，在自由空间传播产生的称为客观散斑，也即非成像散斑。根据光场在空间中的传播方式 ，又分为远场散斑、近场散斑和像面散斑。其中近场散斑是光波经过夫琅禾费衍射形成的，远场散斑是光波经过菲涅耳衍射形成的。实质上像面散斑就是成像散斑，远场散斑和近场散斑是光场传播产生的客观散斑。根据入射到散射表面之后散射颗粒的运动状态分为静态散斑和动态散斑。静止的散射颗粒将产生静态散斑，其光强的空间分布不随时间起伏；运动的散射粒子将产生光强随时间变化的动态散斑（又称为时变散斑）。