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在生物医学基础研究及临床诊断中，获得人体及生物体的形态学和功能学信息主要依赖于各类成像技术。生物组织扩散光学成像对于从微米到厘米层次组织结构和功能的可视化是一种有效的方法。其中，空间频域成像SFDI(SpatialFrequency Domain Imaging)作为一种新颖的非接触、定量大视场的成像技术，可以快速映射出浑浊介质（如生物组织）的光学特性。 本论文在空间频域成像技术的基础上，研究了实时空间频域成像方法并对高频空间频域成像方法做了初步研究。1）针对传统空间频域成像需要多次成像才能够解析出光学特性参数，我们创新地提出了实时空间频域的核心技术即单次快照多频解调SSMD(Single Snapshot Multiple-frequency Demodulation)方法，SSMD方法充分利用调和函数的正交性能够从一个同时包含多个调制频率的结构光图像中提取出调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)，从而实现实时空间频域成像。通过比较在组织模拟液和活体组织分别利用SSMD和传统三相移恢复出光学特性验证了SSMD的性能。结果显示，在成像中SSMD明显提高采集速度、消除运动伪影和抑制噪声。2）由于依赖于空间频率的浑浊介质反射率携带光学特性和深度信息，尤其是高频空间频域成像HSFDI(High SpatialFrequency Domain Imaging)可以测得散射介质的相位函数重要特征，这些特征携带了介质的基本结构信息。我们提出了基于光反射分析模型(analytical lightreflectance model)的高频空间频域成像原理。通过均匀组织模拟液实验验证了高频空间频域成像对抑制边界效应的优点;通过猪肉组织实验验证了基于扩散近似理论的传统空间频域成像在高频情况下的不适用性，以及基于高频光反射分析模型的高频空间频域成像得到的散射结构系数SSI(Scattering Structural Index)可以清楚地显示了组织结构特征;通过肾癌组织、人体手心组织实验进一步证明了高频空间频域成像相比传统空间频域成像能够清晰解析出组织结构特征。