Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms

Autores
García, Héctor Alfredo; Baez, Guido Rodrigo; Pomarico, Juan Antonio
Año de publicación
2018
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
In the present paper we propose an implementation of the Kalman filter algorithm, which allows simultaneous recovery of the absorption coefficient, the reduced scattering coefficient and the thicknesses of multi-layered turbid media, with the deepest layer taken as semi-infinite. The approach is validated by both Monte Carlo simulations and experiments, showing good results in structures made up of four layers. As it is a Bayesian algorithm, prior knowledge can be included to improve the accuracy of the retrieved unknowns. One of the most promising applications of this approach is the capability of real-time monitoring of living organs by near infrared spectroscopy. In particular, determination of blood perfusion in the adult head is one of the desired goals, allowing continuous control of stroke patients. This demands accurate measurement of the optical properties, especially absorption, of the head layers, from scalp to the cortex.
Fil: García, Héctor Alfredo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Baez, Guido Rodrigo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Pomarico, Juan Antonio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Materia
Turbid media
Diffusion
Light propagation in tissue
Functional monitoring and imaging
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/92233
Acceder
id CONICETDig_fcbfd9b39dd2f5c4d0d392723a9b691f
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/92233
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithmsGarcía, Héctor AlfredoBaez, Guido RodrigoPomarico, Juan AntonioTurbid mediaDiffusionLight propagation in tissueFunctional monitoring and imaginghttps://purl.org/becyt/ford/1.3https://purl.org/becyt/ford/1In the present paper we propose an implementation of the Kalman filter algorithm, which allows simultaneous recovery of the absorption coefficient, the reduced scattering coefficient and the thicknesses of multi-layered turbid media, with the deepest layer taken as semi-infinite. The approach is validated by both Monte Carlo simulations and experiments, showing good results in structures made up of four layers. As it is a Bayesian algorithm, prior knowledge can be included to improve the accuracy of the retrieved unknowns. One of the most promising applications of this approach is the capability of real-time monitoring of living organs by near infrared spectroscopy. In particular, determination of blood perfusion in the adult head is one of the desired goals, allowing continuous control of stroke patients. This demands accurate measurement of the optical properties, especially absorption, of the head layers, from scalp to the cortex.Fil: García, Héctor Alfredo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Baez, Guido Rodrigo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pomarico, Juan Antonio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaOptical Society of America2018-08info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/92233García, Héctor Alfredo; Baez, Guido Rodrigo; Pomarico, Juan Antonio; Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms; Optical Society of America; Biomedical Optics Express; 9; 8; 8-2018; 3953-39732156-7085CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=boe-9-8-3953info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1364/BOE.9.003953info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:07:14Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/92233instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:07:14.611CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
title Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
spellingShingle Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
García, Héctor Alfredo
Turbid media
Diffusion
Light propagation in tissue
Functional monitoring and imaging
title_short Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
title_full Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
title_fullStr Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
title_full_unstemmed Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
title_sort Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms
dc.creator.none.fl_str_mv García, Héctor Alfredo
Baez, Guido Rodrigo
Pomarico, Juan Antonio
author García, Héctor Alfredo
author_facet García, Héctor Alfredo
Baez, Guido Rodrigo
Pomarico, Juan Antonio
author_role author
author2 Baez, Guido Rodrigo
Pomarico, Juan Antonio
author2_role author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Turbid media
Diffusion
Light propagation in tissue
Functional monitoring and imaging
topic Turbid media
Diffusion
Light propagation in tissue
Functional monitoring and imaging
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/1.3
https://purl.org/becyt/ford/1
dc.description.none.fl_txt_mv In the present paper we propose an implementation of the Kalman filter algorithm, which allows simultaneous recovery of the absorption coefficient, the reduced scattering coefficient and the thicknesses of multi-layered turbid media, with the deepest layer taken as semi-infinite. The approach is validated by both Monte Carlo simulations and experiments, showing good results in structures made up of four layers. As it is a Bayesian algorithm, prior knowledge can be included to improve the accuracy of the retrieved unknowns. One of the most promising applications of this approach is the capability of real-time monitoring of living organs by near infrared spectroscopy. In particular, determination of blood perfusion in the adult head is one of the desired goals, allowing continuous control of stroke patients. This demands accurate measurement of the optical properties, especially absorption, of the head layers, from scalp to the cortex.
Fil: García, Héctor Alfredo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Baez, Guido Rodrigo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
Fil: Pomarico, Juan Antonio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina
description In the present paper we propose an implementation of the Kalman filter algorithm, which allows simultaneous recovery of the absorption coefficient, the reduced scattering coefficient and the thicknesses of multi-layered turbid media, with the deepest layer taken as semi-infinite. The approach is validated by both Monte Carlo simulations and experiments, showing good results in structures made up of four layers. As it is a Bayesian algorithm, prior knowledge can be included to improve the accuracy of the retrieved unknowns. One of the most promising applications of this approach is the capability of real-time monitoring of living organs by near infrared spectroscopy. In particular, determination of blood perfusion in the adult head is one of the desired goals, allowing continuous control of stroke patients. This demands accurate measurement of the optical properties, especially absorption, of the head layers, from scalp to the cortex.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018-08
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/92233
García, Héctor Alfredo; Baez, Guido Rodrigo; Pomarico, Juan Antonio; Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms; Optical Society of America; Biomedical Optics Express; 9; 8; 8-2018; 3953-3973
2156-7085
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/92233
identifier_str_mv García, Héctor Alfredo; Baez, Guido Rodrigo; Pomarico, Juan Antonio; Simultaneous retrieval of optical and geometrical parameters of multilayered turbid media via state-estimation algorithms; Optical Society of America; Biomedical Optics Express; 9; 8; 8-2018; 3953-3973
2156-7085
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=boe-9-8-3953
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1364/BOE.9.003953
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Optical Society of America
publisher.none.fl_str_mv Optical Society of America
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1844613930049077248
score 13.070432

Publicaciones similares