目前,手术切除作为治疗癌症的主要方案,正朝着微创、精准的方向发展。电子内窥镜是微创手术的重要观察手段之一,其相较于传统的纤维内镜能够帮助医生更容易的观察到深处病灶及器官表面特征。但在微创肿瘤切除手术中,医生仅仅依赖于内窥镜所提供的视觉信息来辨别肿瘤,这导致对于颜色和形态都与正常组织相似的微小肿瘤病灶被遗漏。利用荧光分子成像是一种新的成像方案,其原理是通过荧光剂标记肿瘤细胞来增加病变组织与正常组织的对比。由于以该成像原理实现的系统或体积过大,或操作不便,多用于开放式手术或医学研究中。因此,本文设计了一种单传感器分时采集彩色背景图像和荧光图像,并实时进行图像融合的处理系统,为荧光分子材料与电子内窥镜成像系统的结合提供了一种实现方案。该系统选用光纤导光的LED作为白光光源,根据光源开关状态区分亮、暗场。使用图像传感器输出的VSYNC信号,同步图像采集与光源开关。在帧间隙更改摄像头的曝光及增益,使拍摄的图片在亮暗场下具有合适的亮度和清晰度。FPGA将采集的亮、暗图像写入到DDR2的对应存储空间中。通过缓存控制及合成算法得到标记与正常组织差异性较高的融合图像,并将其写入到3号存储空间,最后,使用标准的VGA时序将图像数据输出至显示器。图像融合的阈值选取采用OTSU算法与手动调节相结合的半自动方式,不仅使阈值随荧光剂亮度的降低而改变,又可以灵活地抵消阈值计算的误差。与传统的多传感器成像系统相比,本系统减小了图像采集端的结构,消除了匹配误差。与传统的单传感器成像系统相比,其光源自动切换并实时融合的方式,使得医生能够在观察到正常组织纹理细节的同时能够定位标记组织的位置。最后对系统进行荧光剂标记功能和实时性测试的实验。结果表明:通过调节亮度阈值参数和亮度增益参数,本系统能够有效显示标记区域的纹理,突出标记区域的轮廓,实现了荧光区域标记功能,并且融合图像可以稳定流畅的输出。