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具有复杂结构的薄层组织中的传输,尤其是选用何种算法通过表面测得的信息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。本论文以在频域系统下无创测量宫颈组织的光学参数为核心内容,首先介绍了光在组织中的传输理论;然后根据宫颈组织的特殊形状等选取了合适的模拟模型及正向算法,重点研究了宫颈组织边界信号的处理及频域信号的提取方法;最后选取了一种新型的算法-微扰蒙特卡罗方法对组织光学特性参数的重构问题进行了研究,并从模拟和实验两方面对这种算法的有效性进行了验证。具体包括:一、从宏观角度对组织光学进行了全面的整理和系统的描述,介绍了光在组织介质中辐射传输的数学模型——漫射理论和蒙特卡洛模型等。二、根据宫颈组织的物理形状选取空心圆柱作为模拟模型,通过边界处理及时域和频域的转化等工作在蒙特卡罗模拟的基础上得到一定数目的光子经过宫颈组织后的幅值和相位信息。三、将微扰蒙特卡罗方法和一种非线性最小二乘法——Levenberg-Marqurdt法相结合得到了组织光学参数重构算法,实现了吸收系数的快速精确重构。在单层均匀组织模型上,利用上述算法从幅值和相位数据反推得到了组织光学特性参数中的吸收系数,利用数值模拟模型验证了逆向重构算法的正确性,精度,抗噪性,鲁棒性等;对同时重构吸收系数和散射系数的方法进行了探讨;同时在双层模型上也进行了一些研究。四、使用印度墨水和Intralipid-10%溶液制作了较完善的宫颈组织模型,通过时间分辨测量得到了由组织体表面出射的光的幅值和相位,由逆向重构算法反演得到吸收系数值,通过分析模型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,从而验证了本研究中发展的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。