随着社会经济的发展，科学技术的进步，生活质量的不断提高，人们对健康有了更深入的理解。越来越多的人提倡医学成像的无损检测，提倡无辐射，无电离的医学影像技术。因此，扩散光层析成像技术越来越受到人们的广泛关注。它可以实现对生物组织的功能成像，具有较高的时间分辨率和合理的空间分辨率，同时还可以实现在体测量。主要应用于新生儿大脑血氧水平监测、脑功能成像、乳腺癌检测等领域。　　扩散光层析成像技术主要应用于强散射介质，光源波长限定在600-900nm的光学窗口范围内。本文的主要内容是基于扩散光层析成像技术对频域系统进行了仿真研究，并实现了基于光学平台的实验验证。依据正向问题的仿真结果，对测量系统提出了探测器位置优化的方案，并对优化方法的影响因素进行了仿真研究。　　本文的研究工作是基于频域扩散光层析成像系统的。首先是构建了非均匀的仿体模型，并对其进行网格划分及正向问题的求解。在正向问题求解的基础上进行逆向问题寻优。本课题采用基于信赖域的L-M方法对具有非线性最小二乘形式的目标函数进行逆向问题求解。搭建实验平台，完成了光成像系统的初步实验验证，验证结果表明，该方法在一定程度上是可行的。在此基础上对系统进行了优化研究，分析了网格划分的疏密对重建结果的影响，网格划分越密会增加图像的空间分辨率，但也加重了重建的病态性和欠定性，需要综合衡量合理选择。仿真过程中发现距离光源较近的探测器所获得的组织内部的光学参数信息有限，更多的信息获取取决于与光源相对的探测区域，因此后续对测量系统进行了优化，针对探测器和光源位置及测量方法进行了改进，并针对异质体的位置、大小对改进测量方法的影响做了系统研究。