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本发明公开了一种基于生物组织特异性的光学三维成像方法,解决了现有技术中无法实现对具有不规则解剖结构和多种散射特性组织的复杂生物体进行准确快速的光学三维成像的问题。该方法基于生物组织特异性光传输混合数学模型和完全稀疏正则化方法建立目标函数,采用基于任务导向的混合优化方法进行求解,以实现体内靶向目标的光学三维成像。具体实现步骤包括:采集数据、预处理、获取解剖结构、获取表面光学数据、重建光学特性参数、建立光传输模型、建立系统方程、建立目标函数、求解目标函数和显示结果。本发明具有能够实现复杂生物体中光源的准确、快速、高分辨重建的优点,可以用于在体光学三维成像领域。