1. 本选题研究的目的及意义
光声成像作为一种新型生物医学成像技术，结合了光学成像的高对比度和声学成像的高穿透深度优势，在生物医学领域展现出巨大应用潜力。
然而，由于生物组织对光和声波的复杂散射效应，实现高分辨率、高保真的光声成像仍面临挑战。
蒙特卡罗方法作为一种统计模拟方法，能够灵活有效地模拟光子在生物组织内的复杂传输过程，为解决光声成像中的散射问题提供了有效手段。
2. 本选题国内外研究状况综述
光声成像技术自提出以来，便受到国内外学者的广泛关注和研究。
近年来，随着激光技术、超声探测技术和信号处理技术的快速发展，光声成像技术在生物医学领域取得了长足的进步，并在肿瘤早期诊断、脑功能成像、血管疾病诊断等方面展现出巨大的应用潜力。
蒙特卡罗方法作为一种灵活有效的统计模拟方法，在生物医学光子学领域得到了广泛应用。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本选题的主要研究内容包括：
1.人体组织光学特性研究：研究人体组织的光吸收特性和光散射特性，建立组织光学特性模型，为蒙特卡罗模拟提供基础数据。
2.蒙特卡罗模拟光子传输：利用蒙特卡罗方法模拟光子在生物组织内的复杂传输过程，包括光子的吸收、散射、反射等，并考虑组织的光学特性参数。
3.光声信号的产生与传播：研究光声效应的物理机制，建立光声信号的产生模型，模拟声波在生物组织中的传播过程，并考虑组织的声学特性参数。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，逐步推进研究工作。
首先，将进行人体组织光学特性研究，通过查阅文献和实验测量，获取不同类型人体组织的光吸收系数、散射系数、各向异性因子等光学参数，并建立相应的组织光学特性模型。
其次，利用蒙特卡罗方法模拟光子在生物组织内的传输过程。
5. 研究的创新点
本研究的创新点在于：
1.基于蒙特卡罗方法构建精确的人体组织光声成像模型，能够更准确地模拟光声信号的产生和传播过程，为光声图像重建提供更可靠的基础。
2.探索基于蒙特卡罗模型的光声图像重建算法，利用蒙特卡罗方法模拟光声信号在生物组织内的复杂传播过程，克服传统重建算法对简化模型的依赖，提高光声图像的空间分辨率和对比度。
3.结合GPU加速、压缩感知、深度学习等技术，开发高效、高精度的光声图像重建算法，提高光声成像的速度和精度，为生物医学研究和临床诊断提供更实用的成像工具。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 张镇西,施慧慧,王强,等. 基于蒙特卡罗模拟的生物组织光声信号仿真[J]. 激光与光电子学进展,2021,58(18):215-223.
[2] 王文超,陈思，徐立军. 基于k-Wave工具箱的生物组织光声成像数值模拟[J]. 中国激光,2022,49(1):149-158.
[3] 刘海. 基于GPU加速的蒙特卡罗光声成像仿真方法研究[D]. 哈尔滨工业大学,2020.
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