Improved spatial resolution in time-resolved transillumination imaging using temporal extrapolation with the cumulant expansion solution to the transport equation

E. Ortiz-Rascón, N. C. Bruce, A. A. Rodríguez-Rosales, J. Garduño-Mejía and R. Ortega-Martínez

Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, Apartado Postal 70-186 México, D.F. 04510 E-mail: neil.bruce@ccadet.unam.mx

Received 7 June 2013. ]]> Accepted 23 August 2013.

Abstract

This paper presents results of a time-resolved transillumination imaging method using temporal extrapolation. The temporal extrapolation is performed with the cumulant expansion solution to the transport equation. The results obtained are compared to results of the same method but using the diffusion approximation solution. It is found that the results are consistent but that the cumulant expansion method gives better resolution, by a factor of approximately 3, for the imaging process, because it gives a better estimation of the photon contribution for shorter integration times.

Keywords: Time-resolved imaging; laser imaging; tissue optics.

Resumen

Este artículo presenta resultados de un método para la formación de imágenes resueltas temporalmente mediante la transmisión de luz usando una extrapolación temporal. La extrapolación temporal se realiza mediante la solución a la ecuación de transporte mediante la expansión en cumulantes. Los resultados obtenidos se comparan con los resultados del mismo método pero usando la solución mediante la aproximación de difusión. Se encuentra que los resultados son consistentes pero la el método usando la expansión en cumulantes da mejor resolución, en un factor de aproximadamente 3, para el proceso de formación de imágenes, esto debido a que da una mejor estimación de la contribución de los fotones con tiempos de integración menores.

Descriptores: Formación de imágenes resueltas temporalmente; formación de imágenes mediante láser; óptica de tejidos.

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