功能近红外光谱成像已成为脑功能研究的首选手段。为得到高灵敏度、大动态范围以及高时间分辨率的成像系统, 开发了基于改进锁相光子计数的多通道近红外脑功能成像系统。光源模块由波长为785, 808, 830 nm的激光二极管(各16个)组成, 调制方波的频率间隔为252 Hz; 探测模块包括9个光子计数式光电倍增管。该系统结合了单光子计数技术的超高灵敏度与方波调制模式数字锁相检测的简易并行性, 测量线性相关系数可达0.9989, 信道间的串扰可忽略不计, 具有较强的抗干扰能力和准确的空间定位能力。

提高扩散光层析成像(DOT)重建质量的一个有效方法是增加光源和探测区域的采样密度。针对可提供大量测量数据的非接触式空间光DOT系统，研究了一种针对平板透射式模型的快速层析图像重建算法。该方法对源侧、探测侧两个平面以及成像平面均作了空间频率域编码，并基于组织的传递函数对参与重建的有效空间频率进行了选择，从而在不牺牲图像重建质量的情况下，极大地减少了重建时的计算量。而由空域变到空间频率域的过程，也降低了重建逆问题的病态性。数值模拟验证表明，在源-探对的数目为81×81的情况下，该算法重建一次图像的时间仅为10 s左右，计算效率较常规的DOT成像算法提高了近400倍，且图像的重建量化率及噪声稳健性均明显优于常规DOT算法。

荧光分子断层成像支持在体无创研究长时间跨度的分子事件， 满足21世纪系统化地观测生命过程的要求。 在其复杂且耗时的重建中， 先验信息有助于加快重建速度， 提高重建图像的质量。 文章将求解荧光物的深度作为待优化问题， 由单幅荧光图像直接快速地估计深度信息。 首先根据生物组织内的扩散模型和外推边界条件， 推导出生物体边界上两点处荧光强度的比值Rf。 然后用粒子群优化算法， 在吸收系数和散射系数的估计区间内， 由最小化生物体边界上两点处模型值RMf与测量值RTf之间的差， 估计出荧光物的深度。 不同尺寸荧光物的两个仿体实验的结果表明， 所提出的方法不需要网格剖分和重建， 能快速简单地估计出单个类似于球体的荧光物的深度。