光学分子成像可以对病灶边界及其周围组织进行定位,具有辅助手术导航的能力,成为内窥镜影像技术的发展新方向。本文将可见光、近红外、荧光成像技术相结合,针对多光谱融合成像内窥镜系统关键技术开展研究。提出了利用HSI变换并基于小波变换和最大类间方差（OTSU）分割的融合算法,实现对病灶区域的显示,并搭建了实验系统验证了算法的可行性,本文的主要研究内容如下:1、基于多光谱融合成像设计了内窥镜成像系统光路模块。对成像系统中的耦合光路和分光光路进行了设计。基于非相干技术,设计了一种让两束光中心对准的装置,实现光源的高效耦合;对于分光光路,基于两块CMOS位置仿真分析,设计了图像光学配准模具,为多光谱融合成像奠定了基础;2、搭建了多光谱融合成像内窥镜系统。基于吲哚菁绿（ICG）染料特性,选择785 nm的近红外光作为激发光获取荧光图像,利用合成的白光光源获取可见光图像。采用二向色镜实现光路的改变,利用窄带滤波片过滤杂散光,并用CMOS获取不同光路的图像传输至计算机中进行处理,从而实现了通过光源、分光光路、滤波片等的光谱匹配优化,完成了可见光、近红外、荧光多光谱融合成像;3、将HSI变换、小波变换、OTSU分割算法相结合,研究了多光谱图像融合算法研究。基于肿瘤边界以及人眼的视觉系统,提出利用HSI变换并基于小波变换和OTSU算法实现的图像融合,并与三种传统融合方法相比较。结果显示论文提出算法能够在可见光图像上用绿色标注出肿瘤位置,并且在峰值信噪比、互信息、平均梯度三个融合指标上优于比较算法;4、基于高速红外图像开展了器官血管参数模拟测定。在实验室中设计了一套流速测定装置模拟血液流动,采用帧间差法,并利用尺子作为像素距离与物理距离之间进行转换的工具完成流速检测;对于血管的形态参数,采用对比度受限的自适应直方图均衡化（CLAHE）算法提高了图像对比度,增强了血管的可视化;5、基于多光谱融合成像内窥镜系统的实验验证。搭建系统分辨率达1920×1080,帧率达30 FPS,并且搭建系统成功完成了图像融合及流体速度实验。