医药学的发展促使人们去探索细胞和分子水平的成像技术,分子影像便应运而生。自发荧光断层成像技术(Bioluminescent Tomography,BLT)作为分子影像中的一个分支,受到了广泛的关注。对BLT的研究包含正向问题和逆向问题两个方面。其中正向问题指已知光源强度分布和组织光学参数求解组织内的光强分布;而逆向问题是在表面光强分布和组织光学参数已知的情况下求得光源强度分布的过程。本文从这两个方面入手对BLT进行了研究。首先进行了基于非截断小波有限元的BLT正向问题研究。本文从自发荧光断层成像出发,解决了原小波有限元不能应用于复杂形状体模型的问题,提出了非截断小波有限元算法。该算法采用了单元间非截断组合小波基,解决了二维和三维下的任意形状剖分,成功地将小波有限元应用于BLT正向问题的研究中。理论分析和数值仿真结果表明:与传统有限元的数值解相比,该算法在获得同样有效解的情况下,减小了单元剖分数,降低了计算复杂度。矩搜索算法以降低自发荧光断层成像的病态性为目的而提出。该算法借鉴了理论力学中矩的概念和寻找重心的算法,对光源位置不断地进行反馈调节,理论上将收敛于真实光源,其充分利用了生物体表面光强分布的四维信息。仿真结果显示将该算法应用于自发荧光断层成像逆向问题时,可以准确定位光源。