[發(fā)明專利]一種預(yù)測光在生物組織中傳播模型的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810225779.1
• 申請(qǐng)日: 2008-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN101739503A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田捷;劉凱;秦承虎;楊鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G01N33/48
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)分子影像領(lǐng)域，涉及預(yù)測光在生物組織中傳播的規(guī) 律，尤其是一種快速準(zhǔn)確的自適應(yīng)多重網(wǎng)格模型的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和疾病基因組學(xué)的迅速發(fā)展，為分子影像提供 了全新的途徑。光學(xué)分子影像技術(shù)就是這樣一種可以在分子水平上實(shí)現(xiàn) 生物組織內(nèi)部物理過程無創(chuàng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，而準(zhǔn)確預(yù)測光子在生物組織 中的傳播規(guī)律對(duì)于定性、定量研究組織的性質(zhì)以及對(duì)其可視化無疑具有 重要意義。

在單一固定網(wǎng)格上對(duì)波爾茲曼輻射傳輸方程的一階球諧近似方程使 用各種經(jīng)典迭代法如雅克比、高斯-賽德爾等方法求解。根據(jù)泛函分析的 知識(shí)，該方程的剛度矩陣M的條件數(shù)是O(h^-2)，其中h代表網(wǎng)格的尺寸。 隨著網(wǎng)格尺寸的不斷變小，剛度矩陣的條件數(shù)將會(huì)越來越小，以至于無 窮。當(dāng)只是使用單一固定網(wǎng)格上的經(jīng)典迭代法時(shí)，由于各種迭代法本質(zhì) 上都是低通濾波器，對(duì)高頻誤差有著很好的迭代效果，而對(duì)低頻誤差收 斂速度卻變得很慢；而且隨著所使用的網(wǎng)格數(shù)的增多，收斂速度將越來 越慢以至于不再收斂。因此，傳統(tǒng)在單網(wǎng)格上的光滑迭代求解方法既不 能保證效率，也不能保證一貫的精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)測光在生物 組織中傳播的自適應(yīng)多重網(wǎng)格模型實(shí)現(xiàn)方法，通過自適應(yīng)細(xì)分，得到多 套不同尺度的網(wǎng)格，在粗細(xì)網(wǎng)格上進(jìn)行全V循環(huán)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的預(yù)測光在生物組織中傳播的自適 應(yīng)多重網(wǎng)格模型實(shí)現(xiàn)方法的技術(shù)方案采用多重網(wǎng)格法，步驟如下：

步驟1：首先將生物組織離散為粗網(wǎng)格，在粗網(wǎng)格上直接通過不完全 喬利斯基分解方法求解有限元生成的矩陣方程M₀Ф₀＝b₀；

步驟2：計(jì)算矩陣結(jié)果Ф₀在粗網(wǎng)格上每個(gè)單元上的誤差，并自適應(yīng) 地細(xì)分誤差較大的單元，獲得細(xì)分網(wǎng)格并計(jì)算；

步驟3：在細(xì)分網(wǎng)格上使用高斯-賽德爾方法對(duì)有限元生成的矩陣方 程M_kФ_k＝b_k進(jìn)行預(yù)光滑迭代Φkl=Smooth(Φkl-1,bk),]]>l＝1，2.......v₁，將計(jì)算 結(jié)果Ф_k的高頻誤差濾除，得到預(yù)光滑結(jié)果為

步驟4：計(jì)算預(yù)光滑結(jié)果的殘量使用限制算子把 該殘量映射到第k-1層粗網(wǎng)格上，獲得第k-1層網(wǎng)格上的殘量r_k-1表示如 下：rk-1=Ikk-1(bk-MkΦkv1);]]>

步驟5：在獲得的所有k個(gè)網(wǎng)格上遞歸：如果k≠0時(shí)，跳轉(zhuǎn)至步驟3 求解M_k-1Ф_k-1＝b_k-1，否則，若k≠L時(shí)執(zhí)行步驟6；