荧光成像技术属于光学分子成像，采用荧光报告基团进行标记，可用于观察肿瘤细胞在体内的生长，和其它传染病的过程。本文针对荧光成像系统获得的可见光与近红外图像的融合展开研究，实验对象为注射过麻醉剂的小白鼠，其中麻醉剂中包含有荧光标记物ICG。可见光图像仅能观察到体表或体腔的表面特征，近红外图像可观察到小白鼠体内的荧光标记区域，两者的融合图像需完成对原始图像信息的综合，更全面的展示目标承载的信息量。为达到融合目的、并且能清晰的观察该区域，主要的工作包括：首先，对像素级图像融合中的加权平均、基于PCA变换和小波变换融合展开研究，着重讨论的为小波变换融合算法，其中对于小波离散分解后的低频、高频分量的处理分别介绍了一些算法，并且对这几种融合算法进行了仿真。通过对仿真结果的主观、客观评价分析了不同方法的优劣。其中从主观和客观综合评价，小波变换融合算法实现的结果最佳。客观评价因子主要包括信息熵、平均梯度、交叉熵、偏差和交互信息量。其次，对于融合完成后的图像荧光标记区域特征不明显这一问题，讨论了一种基于区域分割的彩色映射的方法，分割过程中研究了三种分割算法，并且对这三种分割方法进行了仿真，通过对结果图像的荧光区域观察和运行时间的比较得到，结合最佳阈值分割迭代的灰度阈值法效果最佳。实现了在可见光图像上对病灶区域的彩色增强处理。最后，针对上述方法得到的彩色增强图像荧光标记区域颜色特征不平滑的缺点，讨论了基于图像融合的伪彩色处理方法，首先对红外原始图像做伪彩增强处理，处理完成的图像再与可见光原始图像融合即可。伪彩处理中重点研究频率滤波法，并对该伪彩处理方法和后续融合步骤进行了仿真，得到了较理想的融合图像。