近红外光学成像的快速仿真

演讲者:   曹家铭，澳门大学

时间:      2025年11月10日，10:00

邀请人:   任无畏

地点:      信息学院 1D-106

摘要:

功能性近红外谱技术（fNIRS）是一种利用光学测量脑活动的方法，它通过近红外光来测量因脑活动而引起的局部血氧变化，从而对脑活动进行推测。扩散光层析成像技术（DOT）与fNIRS原理相近，但通常测量的密度较高，并最终对大脑活动进行三维的层析重建。在重建过程中，一个不可缺少的步骤是根据头的形状及光极的摆放对光在颅内的传播路径进行前向建模，也就是对光在生物组织中的扩散的仿真，而在模型复杂且光极数量多时，快速、准确的仿真算法则尤为重要。另一方面，在预估用fNIRS进行测量的可行性时，光学仿真也有着重要的作用。这次讲座中，曹家铭博士会介绍一个新的用于光学成像快速仿真的Python包，NIRFASTerFF。它兼容多种主流的操作系统（Windows, macOS, Linux），并对核心算法在GPU和CPU上都进行了并行加速和高度优化。NIRFASTerFF对现用的Matlab版本进行了全面的升级，包括更加高效的算法（加速可高达45%）和对时域荧光成像的全面支持。NIRFASTerFF不但可以作为独立的光学仿真软件使用，还可以作为其他fNIRS/DOT数据处理Python包的计算引擎，我们也希望它能够帮助推动机器学习在 fNIRS/DOT/荧光成像诸多领域的应用，如快速生成训练数据集等。

报告人简介:

曹家铭博士现为澳门大学助理教授，任职于协同创新研究院下属的认知与脑科学研究中心。他本科毕业于清华大学电子工程专业，于2023年在美国卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）获得生物医学工程博士学位，随后在英国伯明翰大学（University of Birmingham）从事博士后研究。他的研究工作主要包括fNIRS与DOT中的数据处理，扩散光学仿真，多模态数据融合的算法等。