在介质中传播的光的吸收系数、散射系数、各向异性因子和折射率可以用于介质物理与化学特性的检测，因此，这四种参数的反演方法研究非常重要，但目前缺乏能够同时识别这四种参数的算法。针对该问题，提出利用多个角度激发的漫反射光信号增加信息的丰富性，并通过残差神经网络实现浑浊介质吸收系数、散射系数、各向异性和折射率识别的方法。通过蒙特卡罗模型模拟了各种条件下的漫反射光信号，对所提方法进行了验证。在仿真过程中，考虑光纤大小和发散角，并在漫反射光强信号中加入不同等级的噪声以提高网络的泛化能力和抗噪性能。结果表明，当信噪比为40 dB时，所提方法对浑浊介质的吸收系数、散射系数、各向异性因子以及折射率的识别结果的平均相对误差分别为8.6%、4.6%、1.7%和0.9%，验证了所提方法的高精度。

为了定量评价探测相机的成像质量，提出用二维各向异性高斯函数拟合的方法来评价相机的成像效果。用探测相机采集星模拟器产生的无穷远处的点目标，形成在一定区域内的能量分布。以拟合后的高斯能量分布与原分布的相关度最大为判据,对此能量分布进行二维各向异性高斯拟合，得到其高斯半径、异化因子等参数；对拟合后的结果进行数值积分得到80%能量所占区域的大小。实验结果显示：相关度的引入，实现了背景阈值、异性因子的自动优化，减少了面阵探测器的噪声对测试结果的影响；而异性因子的引入，对像素相位误差的评估、光学系统像差对测试结果的影响，均可作为弥散斑测试定量确认的依据。测试实验显示：弥散斑等效面积圆直径测试重复性在“十”字工况吸收为0.15 pixel,在“田”字工况下为0.19 pixel。提出的方法完成了探测相机对点目标所成弥散斑的测定，很好地控制了探测相机的成像质量。

建立了生物组织的球状分形结构模型, 对生物组织的散射系数、各向异性因子、散射相函数进行了数值计算, 提出了利用散射系数和各项异性因子的双等高线反演分形维数和相对折射率的方法。计算结果表明: 在可见光波段生物组织的散射系数随波长的增加呈现幂函数衰减的关系; 各向异性因子几乎与波长无关, 在数值上与分形维数和相对折射率大小成反比。基于球状分形结构模型的散射相函数与Henyey-Greenstein(HG)相函数在前向(散射角<100°)具有良好的一致性, 同时较好的弥补了HG相函数在后向表征上的不足。

用加吸收体法测量了组织模拟液Intralipid-10%的吸收系数和各向异性因子。运用漫射理论研究了点光源在无限大介质中的各向异性散射，实验结果得到μa/D的多个测量值的标准偏差小于0.6%，测量值与拟合值的残差方均根值为0.1%。标准偏差和残差的值表明了测量值的准确度。

本文在偶极近似下,采用准相对论扭曲波近似方法系统得计算了10种类氦离子辐射复合到2P子壳层中发射光子的各向异性因子、角分布和极化,给出了各向异性因子的经验公式.