1、近年來，由于可觀的時間/空間分辨率和相對低廉的價格，光學分子影像已經(jīng)得到了越來越多的關注。特別地，其非接觸式測量方式由于在檢測靈敏度、成像質(zhì)量和系統(tǒng)簡單性方面的優(yōu)勢，已經(jīng)成為非侵入式檢測領域的一種極為有用的工具。然而，在非接觸式成像領域，仍然有一些挑戰(zhàn)性的問題亟待解決。理論上，自由空間中的光子傳輸仿真是一個困難的問題，它不同于生物組織中的光子傳輸仿真。在自由空間中，光學成像系統(tǒng)的復雜性，特別是光學成像鏡頭的存在復雜了光子傳輸問題的仿真。

2、因此，開發(fā)一種準確有效的自由空間光子傳輸仿真算法就成為亟待解決的問題。
　　 基于上述問題，本文主要研究光子在自由空間中的傳輸過程，并提出了兩個自由空間光子傳輸模型：基于Monte Carlo方法的自由空間光子傳輸模型和基于混合輻射度-輻射亮度學定理的自由空間光子傳輸模型。在描述光子在生物組織中的傳輸過程時，Monte Carlo方法是驗證其他數(shù)值方法或解析方法的金標準；但是，目前Monte Carlo方法還沒有有效地擴展到自由

3、空間中光子傳輸過程的仿真。本文結合光學成像系統(tǒng)的簡化理論對Monte Carlo方法進行擴展，將其應用于自由空間中的光子傳輸過程的仿真；并與MOSE平臺中的生物組織中光子傳輸過程仿真相結合，實現(xiàn)非接觸式光學分子影像前向問題的建模與求解。但是，Monte Carlo方法具有隨機統(tǒng)計性，需要仿真大量的光子才能得到相對準確的仿真結果；而且，Monte Carlo方法仿真的探測結果非常離散，很難滿足實際仿真問題的需要。因此，本文又在朗伯源理論基