CN109632718B - 基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置及方法。本发明属于光学成像技术领域。现有对弥散介质吸收散射系数分布的同时重建过程中，利用单一模型的测量信号进行重建存在获得的测量数据少、光学参数场重建精度低的问题。本发明包括：利用具有微透镜阵列的光场相机分别获取调频激光与脉冲激光作用下弥散介质边界各个方向上的辐射强度信息，通过模拟调频激光作用下弥散介质内的红外辐射传输过程，初步得到频域模型下介质内部的光学参数场的重建图像，并作为时域模型的初始的光学参数场，通过模拟脉冲激光作用下弥散介质内的红外辐射传输过程，得到弥散介质的内部结构。利用本发明方法能完成高精度的光学参数场的重建。

Description

基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种光学成像方法，具体涉及一种弥散介质光学参数场的测量装置和方法。

背景技术

弥散介质为包含颗粒的参与性介质，弥散介质内部的光学参数场分布往往不能通过测量直接得到，但可以通过光学参数场重建，利用介质边界的测量信号中的光学信息，并结合重建优化算法，得到介质内部的光学参数场，从而探测到弥散介质的内部结构。弥散介质的光学参数重建在很多领域的研究中发挥着重要作用，如生物医学成像、无损探测、红外遥感、火焰测温等领域。

当激光入射弥散介质时，根据选用激光光源的不同，可分为三种方法，即：利用连续激光入射的稳态辐射传输模型，利用调频激光入射的频域辐射传输模型，利用脉冲激光入射的时域辐射传输模型。其中，频域模型辐射传输方程的求解比较简单，计算效率较高，但是由于频域模型提供的测量数据较少，光学参数场重建精度较低；与频域模型相比，时域模型求解较为复杂，但是提供了更为丰富的时变探测信号，可以较好的改善重建问题中的病态问题及串扰问题。

利用微透镜阵列光场相机获取丰富的辐射光场信息，对弥散介质光学参数场进行探测，成像效果好，数据处理方便，可以较好地完成频域模型及时域模型中对光信号的探测工作。在目前的弥散介质吸收散射系数分布同时重建研究中，辐射信号的测量主要以接触式的光纤测量为主，通过光场相机测量光场信号的技术尚未得到应用。

目前对弥散介质吸收散射系数分布的同时重建研究，主要利用单一的模型(频域模型或时域模型)的测量信号进行重建，而通过时频光信息融合进行光学参数场重建的技术尚未得到应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对弥散介质吸收散射系数分布的同时重建过程中，利用单一模型的测量信号进行重建存在获得的测量数据少、光学参数场重建精度低的问题，而提出一种基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置及方法。

基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置，所述的测量装置包括激光控制器、激光头、弥散介质、一组微透镜阵列光场相机和数据采集处理系统；

激光控制器的一端连接激光头的激光控制信号输出端，激光控制器的另一端连接数据采集处理系统；数据采集处理系统的信号输入端同时与微透镜阵列光场相机的信号输出端连接；其中，所有的微透镜阵列光场相机与激光头处于同一平面上，且激光头、一组微透镜阵列光场相机在弥散介质的周围均匀分布；

且所述的激光头发射的激光射入弥散介质时，激光头发射的激光经过弥散介质各边界的中心点。

优选地，所述的一组微透镜阵列光场相机的个数与弥散介质的形状相适应，当弥散介质的形状为圆柱形时，微透镜阵列光场相机的个数为2个，分别设置在弥散介质的两端面所成的边界面侧；当弥散介质的形状为4-8面的正棱柱体时，微透镜阵列光场相机的个数为弥散介质具有的边界面数减1。

基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：开启激光控制器，使激光头发射出的调频激光入射到弥散介质上，然后每次在将弥散介质顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头发射的调频激光从弥散介质的各个边界分别入射一次；

激光头每发射一次调频激光则利用各微透镜阵列光场相机采集一次弥散介质透射或反射出的辐射场信号，然后将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统中；

数据采集处理系统分别对其获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质各边界射出的光谱辐射强度值

作为调频激光入射时的测量信号，s表示光源照射序号，d表示探测点位置序号；

步骤二：使激光头发射的脉冲激光射入弥散介质的一个边界，然后每次在将弥散介质顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头发射的脉冲激光从弥散介质的各个边界分别入射一次；

激光头每发射一次脉冲激光时都利用各个微透镜阵列光场相机采集一次经弥散介质透射或反射出的辐射场信号，再将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统中；

数据采集处理系统分别对获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质各边界射出的光谱辐射强度值

作为脉冲激光入射时的测量信号；

步骤三：设弥散介质的光学参数场为μ⁰，μ⁰结合频域辐射传输方程得到介质边界的透反射辐射强度信号

与步骤一中的测量信号

构成目标函数F(μ⁰)；相较于初始假设的光学参数场μ⁰，μ表示待重建的弥散介质的光学参数场；

步骤四：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+△μ，

k表示迭代步数，k＝1,2,…；△μ表示光学参数场的改变量；

步骤五：根据步骤四中第k步迭代得到的光学参数场的分布值μ^k，运用频域辐射传输方程进行计算，得到介质边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，将μ^k赋值给μ^f，执行步骤六，

否则，返回步骤四；

步骤六：将当前迭代得到的光学参数场μ^f作为调频激光入射时的重建结果，并将调频激光入射时的重建结果μ^f作为脉冲激光入射时的光学参数场的初值，即令μ⁰＝μ^f，通过时域辐射传输方程计算出弥散介质(3)边界的透射及反射辐射强度信号

与步骤二采集的辐射场信号构成目标函数F(μ⁰)；

步骤七：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+△μ，k＝1,2,…；

步骤八：根据步骤七中第k次迭代计算得到的弥散介质光学参数场的分布值μ^k，运用时域辐射传输方程进行计算，得到介质(3)边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，则执行步骤九，

否则，返回步骤七；

步骤九：将当前迭代计算得到的光学参数场分布值作为重建结果，结束反演过程。

优选地，所述的步骤三中，待重建的弥散介质的光学参数场μ包括吸收系数μ_a和散射系数μ_s两部分参数，且两部分参数场同时进行重建；

本发明的有益效果为：

本发明属于一种光学成像技术，对于弥散介质光学参数场进行重建时，本发明基于时频光信息融合所提供的弥散介质边界测量信号，并利用微透镜阵列光场相机，对介质内部的未知光学参数场进行探测及重建。本发明所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场探测及重建技术主要包括：介质边界出射辐射测量、脉冲激光在弥散介质的传输计算、光学参数场重建等环节。利用具有微透镜阵列的光场相机分别获取调频激光与脉冲激光作用下弥散介质边界各个方向上的辐射强度信息，通过模拟调频激光作用下弥散介质内的红外辐射传输过程，并结合最优化方法，初步得到频域模型下介质内部的光学参数场的重建图像；进一步将频域模型下得到的光学参数场重建结果作为时域模型的初始的光学参数场，并通过模拟脉冲激光作用下弥散介质内的红外辐射传输过程，利用最优化方法最终得到弥散介质的内部结构。本发明的仿真计算通过时频光信号的融合，进行弥散介质光学参数场的重建，为光学成像技术提供新的技术手段。利用时域模型可以提供丰富的探测信号的特点，并结合优化算法，可以得到高精度的光学参数场重建结果，从而更加高效、准确的解决弥散介质的光学参数重建问题。

附图说明

图1为本发明涉及的装置结构示意图；

图2为本发明涉及的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法；

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置，如图1所示，所述的测量装置包括激光控制器1、激光头2、弥散介质3、一组微透镜阵列光场相机4和数据采集处理系统7；

激光控制器1的一端连接激光头2的激光控制信号输出端，激光控制器1的另一端连接数据采集处理系统7；数据采集处理系统7的信号输入端同时与微透镜阵列光场相机4的信号输出端连接；其中，所有的微透镜阵列光场相机4与激光头2处于同一平面上，且激光头2、一组微透镜阵列光场相机4在弥散介质3的周围均匀分布；

且所述的激光头2发射的激光射入弥散介质3时，激光头2发射的激光经过弥散介质3各边界的中心点。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置，所述的一组微透镜阵列光场相机4的个数与弥散介质3的形状相适应，当弥散介质3的形状为圆柱形时，微透镜阵列光场相机4的个数为2个，分别设置在弥散介质3的两端面所成的边界面侧；当弥散介质3的形状为正棱柱体时，微透镜阵列光场相机4的个数为弥散介质3具有的边界面数减1。

具体实施方式三：

与具体实施方式二不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置，如图1所示，当弥散介质3的形状为四方体时，微透镜阵列光场相机4的个数为3个，包括第一微透镜阵列光场相机4、第二微透镜阵列光场相机5和第三微透镜阵列光场相机6，激光控制器1的一端连接激光头2的激光控制信号输出端，激光控制器1的另一端连接数据采集处理系统7；数据采集处理系统7的信号输入端同时与第一微透镜阵列光场相机4、第二微透镜阵列光场相机5、第三微透镜阵列光场相机6的信号输出端连接；其中，第一微透镜阵列光场相机4、第二微透镜阵列光场相机5、第三微透镜阵列光场相机6与激光头2处于同一平面上，且激光头2、第一微透镜阵列光场相机4、第二微透镜阵列光场相机5、第三微透镜阵列光场相机6在弥散介质3的四周均匀分布。

具体实施方式四：

本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，利用上述装置，所述方法包括以下步骤：

步骤一：开启激光控制器1，使激光头2发射出的调频激光入射到弥散介质3上，然后每次在将弥散介质3顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质3当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头2发射的调频激光从弥散介质3的各个边界分别入射一次；

激光头2每发射一次调频激光则利用各微透镜阵列光场相机4采集一次弥散介质透射或反射出的辐射场信号，然后将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统7中；

数据采集处理系统7分别对其获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质3各边界射出的光谱辐射强度值

作为调频激光入射时的测量信号，s表示光源照射序号，d表示探测点位置序号；

步骤二：使激光头2发射的脉冲激光射入弥散介质3的一个边界，然后每次在将弥散介质3顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质3当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头2发射的脉冲激光从弥散介质3的各个边界分别入射一次；

激光头2每发射一次脉冲激光时都利用各个微透镜阵列光场相机4采集一次经弥散介质3透射或反射出的辐射场信号，再将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统7中；

数据采集处理系统7分别对获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质3各边界射出的光谱辐射强度值

作为脉冲激光入射时的测量信号；

步骤三：设弥散介质的光学参数场为μ⁰，μ⁰结合频域辐射传输方程得到介质边界的透反射辐射强度信号

与步骤一中的测量信号

构成目标函数F(μ⁰)；相较于初始假设的光学参数场μ⁰，μ表示待重建的弥散介质的光学参数场；

步骤四：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+△μ，

k表示迭代步数，k＝1,2,…；△μ表示光学参数场的改变量；

步骤五：根据步骤四中第k步迭代得到的光学参数场的分布值μ^k，运用频域辐射传输方程进行计算，得到介质边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，将μ^k赋值给μ^f，执行步骤六，

否则，返回步骤四；

步骤六：将当前迭代得到的光学参数场μ^f作为调频激光入射时的重建结果，并将调频激光入射时的重建结果μ^f作为脉冲激光入射时的光学参数场的初值，即令μ⁰＝μ^f，通过时域辐射传输方程计算出弥散介质3边界的透射及反射辐射强度信号

与步骤二采集的辐射场信号构成目标函数F(μ⁰)；

步骤七：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+△μ，k＝1,2,…；

步骤八：根据步骤七中第k次迭代计算得到的弥散介质光学参数场的分布值μ^k，运用时域辐射传输方程进行计算，得到介质3边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，则执行步骤九，

否则，返回步骤七；

步骤九：将当前迭代计算得到的光学参数场分布值作为重建结果，结束反演过程。

具体实施方式五：

与具体实施方式四不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤三中，待重建的弥散介质的光学参数场μ包括吸收系数μ_a和散射系数μ_s两部分参数，且两部分参数场同时进行重建。

具体实施方式六：

与具体实施方式五不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤三和步骤五中的频域辐射传输方程通过离散坐标法进行求解，其中，频域辐射传输方程的表达式为：

其中，i表示虚数单位，ω表示调制频率，c表示弥散介质中的光速，Ω表示辐射传输方向；

表示梯度；μ_a、μ_s分别为吸收系数和散射系数；r表示空间位置，I表示辐射强度，Ω′表示立体角；Φ(Ω′,Ω)表示弥散介质3的散射相函数，dΩ′表示Ω′的微分。

具体实施方式七：

与具体实施方式六不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤六和步骤八中的时域辐射传输方程利用离散坐标法进行求解，其中，时域辐射传输方程的表达式为：

式中，

表示偏导数，t表示时刻。

具体实施方式八：

与具体实施方式七不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤三中的目标函数F(μ⁰)的表达式为：

式中，ψ(μ)为正则化项，由广义马克尔夫随机场模型构建得到；n表示时层的数目，n＝1。

具体实施方式九：

与具体实施方式七不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤六中目标函数F(μ⁰)的表达式为：

式中，ψ(μ)为正则化项，由广义马克尔夫随机场模型构建得到；n表示时层的数目，时层数目n>1。

具体实施方式十：

与具体实施方式八或九不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的步骤四中利用共轭梯度法进行弥散介质光学参数场更新迭代计算的过程中，所述的共轭梯度法具体描述为：

μ^k＝μ^k-1+a^kd^k

其中，a^k为第k次迭代的步长，由一维搜索得到；d^k为第k次迭代的下降方向，由当前目标函数梯度和上一次迭代的下降方向决定。

具体实施方式十一：

与具体实施方式八或九不同的是，本实施方式的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，与步骤七中利用共轭梯度法进行弥散介质光学参数场更新迭代计算的过程中，所述的共轭梯度法具体描述为：

μ^k＝μ^k-1+a^kd^k

其中，a^k为第k次迭代的步长，由一维搜索得到；d^k为第k次迭代的下降方向，由当前目标函数梯度和上一次迭代的下降方向决定。

实施例1：

步骤一、开启激光控制器，使激光头发射出的调频激光分别入射介质的四个边界，激光头每发射一次激光则利用微透镜阵列光场相机采集一次介质边界的辐射场信号，数据采集处理系统分别对获得的辐射场信号进行处理，获得调频激光入射时弥散介质边界的出射光谱辐射强度值；

步骤二、利用激光头发射出的脉冲激光分别入射介质的四个边界，激光头每发射一次激光则利用微透镜阵列光场相机采集一次介质边界的辐射场信号，数据采集处理系统分别对获得的辐射场信号进行处理，获得脉冲激光入射时弥散介质边界的出射光谱辐射强度值；

步骤三、设置弥散介质的光学参数场，根据频域辐射传输方程计算得到介质边界的透反射辐射强度信号与步骤一中的测量信号构成目标函数；

步骤四、根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值；

步骤五、根据当前迭代得到的光学参数分布，计算调频激光入射时边界的辐射强度信号，得到目标函数，判断当前迭代的目标函数是否小于给定的目标函数阈值；

若否，则返回上一步继续更新迭代弥散光学参数分布；

若是，则将当前迭代得到的调频激光入射时的重建结果，作为脉冲激光入射时的光学参数场的初值，根据时域辐射传输方程计算得到介质边界的透反射辐射强度信号，与步骤二中的测量信号构成目标函数；

步骤六、根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值；

步骤七、根据当前迭代得到的光学参数分布，计算脉冲激光入射时边界的辐射强度信号，得到目标函数，判断当前迭代的目标函数是否小于给定的目标函数阈值；

若是，结束迭代过程，若否，则继续更新弥散光学参数场的分布值。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量装置进行基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，所述的测量装置包括激光控制器(1)、激光头(2)、弥散介质(3)、一组微透镜阵列光场相机(4)和数据采集处理系统(7)；激光控制器(1)的一端连接激光头(2)的激光控制信号输出端，激光控制器(1)的另一端连接数据采集处理系统(7)；数据采集处理系统(7)的信号输入端同时与微透镜阵列光场相机(4)的信号输出端连接；其中，所有的微透镜阵列光场相机(4)与激光头(2)处于同一平面上，且激光头(2)、一组微透镜阵列光场相机(4)在弥散介质(3)的周围均匀分布；且所述的激光头(2)发射的激光射入弥散介质(3)时，激光头(2)发射的激光经过弥散介质(3)各边界的中心点，所述的一组微透镜阵列光场相机(4)的个数与弥散介质(3)的形状相适应，当弥散介质(3)的形状为圆柱形时，微透镜阵列光场相机(4)的个数为2个，分别设置在弥散介质(3)的两端面所成的边界面侧；当弥散介质(3)的形状为4-8面的正棱柱体时，微透镜阵列光场相机(4)的个数为弥散介质(3)具有的边界面数减1；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：开启激光控制器(1)，使激光头(2)发射出的调频激光入射到弥散介质(3)上，然后每次在将弥散介质(3)顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质(3)当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头(2)发射的调频激光从弥散介质(3)的各个边界分别入射一次；

激光头(2)每发射一次调频激光则利用各微透镜阵列光场相机(4)采集一次弥散介质透射或反射出的辐射场信号，然后将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统(7)中；

数据采集处理系统(7)分别对其获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质(3)各边界射出的光谱辐射强度值

作为调频激光入射时的测量信号，s表示光源照射序号，d表示探测点位置序号；

步骤二：使激光头(2)发射的脉冲激光射入弥散介质(3)的一个边界，然后每次在将弥散介质(3)顺时针旋转一次时，都利用调频激光照射弥散介质(3)当前边界面的下一个相邻的边界面，直至激光头(2)发射的脉冲激光从弥散介质(3)的各个边界分别入射一次；

激光头(2)每发射一次脉冲激光时都利用各个微透镜阵列光场相机(4)采集一次经弥散介质(3)透射或反射出的辐射场信号，再将获得的所有辐射场信号发送至数据采集处理系统(7)中；

数据采集处理系统(7)分别对获得的辐射场信号进行处理，获得弥散介质(3)各边界射出的光谱辐射强度值

作为脉冲激光入射时的测量信号；

步骤三：设弥散介质的光学参数场为μ⁰，μ⁰结合频域辐射传输方程得到介质边界的透反射辐射强度信号

与步骤一中的测量信号

构成目标函数F(μ⁰)；相较于初始假设的光学参数场μ⁰，μ表示待重建的弥散介质的光学参数场；

步骤四：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+Δμ，

k表示迭代步数，k＝1,2,…；Δμ表示光学参数场的改变量；

步骤五：根据步骤四中第k步迭代得到的光学参数场的分布值μ^k，运用频域辐射传输方程进行计算，得到介质边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，将μ^k赋值给μ^f，执行步骤六，

否则，返回步骤四；

步骤六：将当前迭代得到的光学参数场μ^f作为调频激光入射时的重建结果，并将调频激光入射时的重建结果μ^f作为脉冲激光入射时的光学参数场的初值，即令μ⁰＝μ^f，通过时域辐射传输方程计算出弥散介质(3)边界的透射及反射辐射强度信号

与步骤二采集的辐射场信号构成目标函数F(μ⁰)；

步骤七：根据共轭梯度法更新弥散介质光学参数场的分布值，更新表达式为：

μ^k＝μ^k-1+Δμ，k＝1,2,…；

步骤八：根据步骤七中第k次迭代计算得到的弥散介质光学参数场的分布值μ^k，运用时域辐射传输方程进行计算，得到弥散 介质(3)边界的辐射强度信号

以及目标函数F(μ^k)；

并判断目标函数值F(μ^k)是否小于给定的目标函数阈值，

若是，则执行步骤九，

否则，返回步骤七；

步骤九：将当前迭代计算得到的光学参数场分布值作为重建结果，结束反演过程。

2.根据权利要求1所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤三中，待重建的弥散介质的光学参数场μ包括吸收系数μ_a和散射系数μ_s两部分参数，且两部分参数场同时进行重建。

3.根据权利要求2所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤三和步骤五中的频域辐射传输方程通过离散坐标法进行求解，其中，频域辐射传输方程的表达式为：

其中，i表示虚数单位，ω表示调制频率，c表示弥散介质中的光速，Ω表示辐射传输方向；

表示梯度；μ_a、μ_s分别为吸收系数和散射系数；r表示空间位置，I表示辐射强度，Ω′表示立体角；Φ(Ω′,Ω)表示弥散介质(3)的散射相函数，dΩ′表示Ω′的微分。

4.根据权利要求3所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤六和步骤八中的时域辐射传输方程利用离散坐标法进行求解，其中，时域辐射传输方程的表达式为：

式中，

表示偏导数，t表示时刻。

5.根据权利要求4所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤三的目标函数F(μ⁰)的表达式为：

式中，ψ(μ)为正则化项，由广义马克尔夫随机场模型构建得到；n表示时层的数目，n＝1。

6.根据权利要求5所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤六中目标函数F(μ⁰)的表达式为：

式中，ψ(μ)为正则化项，由广义马克尔夫随机场模型构建得到；n表示时层的数目，时层数目n>1。

7.根据权利要求5或6所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：所述的步骤四中利用共轭梯度法进行弥散介质光学参数场更新迭代计算的过程中，所述的共轭梯度法具体描述为：

μ^k＝μ^k-1+a^kd^k

其中，a^k为第k次迭代的步长，由一维搜索得到；d^k为第k次迭代的下降方向，由当前目标函数梯度和上一次迭代的下降方向决定。

8.根据权利要求5或6所述的基于时频光信息融合的弥散介质光学参数场测量方法，其特征在于：与步骤七中利用共轭梯度法进行弥散介质光学参数场更新迭代计算的过程中，所述的共轭梯度法具体描述为：

μ^k＝μ^k-1+a^kd^k

其中，a^k为第k次迭代的步长，由一维搜索得到；d^k为第k次迭代的下降方向，由当前目标函数梯度和上一次迭代的下降方向决定。

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