扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography ,DOT)技术是在生物医学光子学理论基础和现代光电子技术上发展起来的新型生物医学成像模态,其目标是重建高散射媒质光学特性的空间分布,如何实现动态、快速、准确的成像性能已成为DOT成像技术发展中的关键问题之一。DOT系统中采用多波长测量可以量化氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白以及其他组织结构或外加的造影剂的含量,提高诊断的特异性和灵敏度。本文将多波长测量与数字锁相技术相结合,通过数据采集、数字锁相、均值滤波以及特定的调制和采样约束条件设置,以求实现对多个波长和扫描位置下光电信号的并行测量和有效分离,大大提高多波长DOT成像的动态测量时间分辨率,并有效抑制系统的多种噪声。作为动态DOT系统中数字锁相检测技术研究的重要任务,本文设计了多通道直接数字频率合成(Direct digital synthesis, DDS)信号发生器,以满足多波长数字锁相检测对多频率正弦调制源的需求。DDS是采用数字技术产生频率和相位可调信号的一种技术,它的主要优点是输出频率和相位能够在数字处理器的控制下精确而快速地变换,可以实现两个频率间的跳变并保持相位连续性。本多通道直接数字频率合成器主要由PC机、单片机控制模块、DDS芯片AD9831、电流电压转换电路、可编程放大电路、电源管理、串行通信、LabVIEW控制界面等几个模块组成。它可以在LabVIEW控制界面的控制下产生多通道、多频率、多幅值的正弦信号。作为多波长数字锁相检测研究工作的重点,本文编写了数字锁相算法程序,搭建了包括半导体激光二极管光源, DDS信号调制源,聚丙烯仿体,硅光电二极管探测器,数据采集卡等的光电检测平台,对数字锁相算法进行了基于MATLAB的仿真模拟和面向动态DOT系统的实验验证。通过不同数量的调制频率效果对比、采样约束条件有效性验证、归一化测量值与理论值对比等一系列实验,表明本文中的多波长数字锁相检测技术具有较高的算法准确度,每个调制频率相应的测量结果不受其他调制源影响,实现了多个波长和扫描位置下光电信号的并行测量和有效分离,有效抑制了系统的噪声,同时证明了本文设计的DDS信号发生器的可用性。