基于混浊大气表观调制传递函数的光谱特征，提出一个新的成像质量评价因子作为波段优选的依据，得到了不同波段的成像效果。同时分析了优选波段的影响因素，给出了典型大气条件、典型带宽下的成像优选波段，即在1036~1046 nm、1620~1630 nm波段可得到典型区域相对普适的、良好的成像质量。最后通过成像实验对优选方法的有效性进行了初步验证。

为提高被测混浊介质样品漫反射、漫透射和准直透射光信号的测量信噪比,首次将光调制技术运用于空间多点特征光信号的检测中。测量系统以调制盘转动频率对样品入射光强进行频率调制,然后对采集的多点光强数据通过离散傅里叶变换进行解调,提取调制频率点的谐波分量作为测量值。用该方法对浓度为8%,直径为0.7 μm的聚苯乙烯小球悬浮液进行了实验测试,结果表明该方法能有效提高被测样品特征光信号的测量信噪比,为强噪声背景下混浊介质光学参数研究提供了新的途径和方法。

基于混浊介质的调制传递函数(MTF)和在各向同性漫射光源照射下平行平面混浊介质出射光强度分布之间的等效原理，利用辐射传输算法DISORT数值计算了几种典型的均匀大气混浊介质的MTF，获得了整个空间频域内MTF的一般特征。结果显示，大气介质的MTF不但依赖于介质的光学厚度（散射和吸收），也依赖于介质的散射相函数。给出了大气介质的MTF与光学厚度、散射相函数种类、单次反照率和非对称因子等因素的定量依赖关系。

A diffusion theory model induced by a line source distribution is presented for oblique-incidence reflectometry. By fitting to this asymmetric diffusion model, the absorption and reduced scattering coefficients \mu_a and μ^'_s of the turbid medium can both be determined with accuracy of 10% from the absolute profile of the diffuse reflectance in the incident plane at the negative position –1.5 transport mean free path (mfp') away from the incident point; particularly, μ^'_s can be estimated from the data at positive positions within 0–1.0 mfp' with 10% accuracy. The method is verified by Monte Carlo simulations and experimentally tested on a phantom.

研究了光在液态混浊食品介质中的传输过程。首先对光辐射与粒子之间的相互作用过程进行了理论分析。在此基础上,建立了适合测量后向散射系统的光传输的二级散射模型,得到了光信息与物质特性之间的解析关系。为了验证理论模型的应用,以典型混浊液态食品介质全脂牛奶为实验样品,设计了双光纤空间分辨测量系统,在径向距离3~5mm变化的范围内,测量全脂牛奶的后向散射光强随径向距离的变化关系。结果表明,实验测量的结果与模型计算的结果基本一致,证明了模型在实际应用中的合理性。

设计了一种测量米勒(Mueller)矩阵的斜入射正接收的实验装置结合新的数据处理算法,测量了仿生物组织和真实生物组织的后向散射Mueller矩阵。利用该法对生物组织等混浊介质后向散射Mueller矩阵进行研究,在混浊介质检测和医疗诊断等方面有潜在的应用价值。

Reconstruction of absorption coefficient \mu_{a} and scattering coefficient \mu_{s} is very important for applications of diffuse optical tomography and near infrared spectroscopy. Aiming at the early cancer detection of cervix and stomach, we present a fast inverse Monte-Carlo scheme for extracting \mu_{a} and \mu_{s} of a tubular tissue from the measurement on frequency domain. Results show that the computation time for reconstructing one set of \mu_{a} and \mu_{s} is less than 1 min and the relative errors in reconstruction are less than +-10% for the optical properties of normal cervical tissue and precancerous lesions.

A new method of Monte Carlo simulation is developed to simulate the photon migration path in a scattering medium after an ultrashort-pulse laser beam comes into the medium. The most probable trajectory of photons at an instant can be obtained with this method. How the photon migration paths are affected by the optical parameters of the scattering medium is analyzed. It is also concluded that the absorption coefficient has no effect on the most probable trajectory of photons.

以标准的组织模型Intralipid脂肪乳溶液为研究对象,采用CCD偏振成像系统,通过测量该混浊介质的后向漫散射光的斯托克斯矢量,深入研究了不同方位的线偏振光及不同旋向的圆偏振光入射时,后向漫散射光的特征.研究结果表明:对不同的入射偏振态,后向漫散射强度、偏振度的空间分布具有方位选择性,强度和偏振度的大小随距离入射点的距离增加而减小;介质浓度增加,后向散射强度增加,偏振度减小,且同一浓度下,圆偏振光的偏振度总是高于线偏振光.

研制了一套实验系统用于测量混浊介质的后向漫散射穆勒矩阵．在系统中，激光被调制成所需偏振态，聚焦于混浊介质表面．利用CCD相机配合相应的偏振元件，测量入射点周围区域的后向散射光中特定偏振态的能量空间分布，并由测量值计算出介质的后向漫散射穆勒矩阵．描述了系统的组成、测量原理以及方法，分别测量了消偏振分光棱镜的反射穆勒矩阵和浓度1．5%的脂肪乳溶液的后向漫散射穆勒矩阵．实验证明：该系统能够完全消除样品表面镜面反射光的干扰，精确的测量混浊介质的后向漫散射穆勒矩阵；并可望用于生物组织的研究中．