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根据红外热像仪测得的体表温度来获得肿瘤相关信息，可以抽象为一个含有内热源的导热反问题。针对同时反演肿瘤位置、肿瘤代谢热强度及乳腺导热系数等多参数反问题的特点，本研究提出并建立了与反演参数相关的辅助目标函数，同时对求解所采用的粒子群优化算法中的更新方式进行了相应的改进。数值验证结果表明：在反演多参数反问题中采用多目标函数能提高反演精度，加快收敛速度。研究结果为根据乳腺红外热像图量化诊断体内肿瘤提供了理论依据。