提出一种基于迭代反演的输运平均自由程估计及光源-检测器最小距离确定方法.该方法利用迭代估计思想，自适应地改变光源-检测器最小距离，提高光学特性参量的反演准确度.对29组仿真数据的研究结果表明：迭代反演对输运平均自由程初始值不敏感，具有较高的鲁棒性，可在一定程度上提高吸收系数和有效散射系数的反演准确度.在无噪声的条件下，吸收系数反演的平均相对误差为7.17%，有效散射系数反演的平均相对误差为5.73%，与传统方法给定的光源-检测器最小距离下反演的最佳结果相比，分别降低了1.73%和1.14%.在加入信噪比为40~80 dB噪声的情况下，该方法仍然能获得较高的光学特性参量反演准确度，吸收系数误差的变动范围为8.46%~10.05%；有效散射系数误差的变动范围为6.79%~8.76%.

针对漫射模型在近光源区具有较大模型误差, 导致光学特性参量反演准确度较低的问题, 提出了一种利用矩变换, 改变原始数据形态, 提高反演准确度的方法.比较了不同阶次条件下的光学特性参量反演准确度和拟合残差的统计分布状况, 分析了不同信噪比下重构系数的相对误差.对25组数据的研究结果表明：3阶矩变换可显著提高两个光学参量(μa、μ′s)的估计准确度.在无噪音条件下, 吸收系数μa重构的平均相对误差为7.04%;有效散射系数μ′s重构的平均相对误差为5.55%, 相比于自然对数变换, μa降低了8.57%;μ′s降低了32.73%.在信号噪音满足一定条件情况下(大于50 dB), 3阶矩变换仍然能获得较高的光学参量反演准确度.矩变换方法能有效地提高光学特性参量反演估计准确度.

为了测量生物组织的光学特性参量, 采用CCD漫反射法和透射法, 通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像, 利用漫射近似理论, 实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量, 获得了样品的吸收系数和有效散射系数; 测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度, 根据Beer-Lambert定律, 实现了透射法对光学特性参量的测量, 获得了样品的散射系数, 进而得到了有效散射系数; 并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明, 漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性, 测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。

采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100～1700 nm、温度25～40 ℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明, 温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25 ℃相比,40 ℃下的约化散射系数下降了约10%；而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。