对组织的光学参数进行准确的测量,是组织光学和光医疗中最基本的课题之一,是光应用于医学领域基础研究和临床应用的前提条件。然而针对如何用数学语言描述光在复杂的组织结构中的传输,尤其是选用何种算法通过测得的表面漫散射光反演这种复杂结构中的组织光学参数的问题尚未得到很好的解决。本论文以无创测量组织光学参数为核心内容,首先讨论了对描述组织的光学物理模型的选取和仿真、然后选取了一种新型的算法-支持向量机对反演确定组织光学特性参数的问题进行了研究,并在实验室条件下针对这种算法设计了实验以验证其有效性。具体包括:1)从宏观角度对组织光学进行了全面的整理和系统的描述,其次介绍了光在组织介质中辐射传输的数学模型-光散射方程和蒙特卡洛模型。2)在现有的多层蒙特卡洛算法的基础上加以改进,完善了适合我们需要的双层组织的蒙特卡洛模型。获得所需的仿真实验数据,并分析了双层组织模型下,参数选择对仿真产生的漫反射率波形及蒙特卡洛模拟的统计误差的影响。3)将最新的支持向量机(Support Vector Method, SVM)算法应用到组织光学参数无创确定领域,利用C++语言编写了支持向量机分类和回归程序。并分别针对半无限均匀组织模型和半无限双层组织模型,确定了模型中漫反射数据与组织光学特性参数之间的唯一性关系。4)利用SVM回归算法从半无限均匀组织模型和半无限双层组织模型的空间分辨稳态漫反射数据反推计算了组织光学特性参数μa、μs’和双层模型下的第一层厚度l。确立了精度较高的皮肤(脂肪)-肌肉双层模型下的回归算法,并针对l不确定时的组织光学参数确定问题进行了研究。5)使用琼脂粉,印度墨水和Intralipid-10%溶液进行实验,制作了一个较完善的“固-液”双层组织模型,测得了各个溶液表面漫反射光的空间分辨波形,将其代入已建立的SVR回归算法中拟和,得到了双层模型的光学特性参数值,同时也得到了各溶液光学特性参数实测值与理论值的误差,提出了影响所求模型光学特性参数精度的若干误差源,从而验证了通过本研究中设计的空间分辨波形检测装置和反演算法获得组织光学参数的可行性。为以后的研究打下了良好的基础。