光学投影断层成像(Optical Projection Tomography, OPT)是一种新兴的小尺度样本成像技术,其利用均匀平行光束照射样本,采集样本多个角度的投影图或荧光图,然后通过重建算法获得样本的三维信息。OPT技术可以实现1-10mmm尺度生物样本的解剖结构和荧光成像,对样本进行组织水平的定性和定量研究,具有分辨率高、动态成像、无辐射、成本低、使用方便等诸多优点,OPT的这些特点恰好满足了生物医学领域对小尺度生物样本的研究需求。但是,国内在OPT成像技术方面的研究仍处于起步阶段,亟需深入研究相关成像系统和成像算法,跟上国际研究进展,推动OPT在国内生物医学领域中的应用。本文针对OPT成像技术开展了研究工作,包括成像系统构建、系统应用研究等。本文相关工作概括如下在成像系统构建方面,设计并构建了一套OPT成像系统,该系统包括硬件平台和控制采集软件两部分。本文通过设计光源模块、样本定位模块、信息采集模块和设备外围模块,搭建了一套光路稳定的OPT硬件平台,同时在硬件平台基础上,编写控制软件实现各部件的协同工作,以及采集软件实现图像数据的顺利获取。该系统可以完成离体生物样本和活体小动物的高分辨率成像。在系统应用研究方面,通过生物样本制备,摸索出了一套离体和活体实验样本制备流程,开展了一系列生物实验。对离体生物器官如小鼠心脏、肾脏等,通过清洗、固定、干燥、透明化等步骤进行处理,获得散射低、透明程度高的离体样本,对活体生物如果蝇蛹,则通过清洗、固定两个步骤进行处理。利用这套样品制备流程,可以便捷地制作出活体和离体OPT成像样本。在实验开展过程中,发现OPT成像系统由于采用高放大倍数的显微镜头,导致系统的景深有限,当样本尺寸大于系统景深时成像质量就会变差,本文通过移动样本获取景深在样本不同区域时的多幅图像,然后通过评估图像质量自动选出最清晰的图像,最后利用每个角度最清晰的图像进行三维重建。本文提出的景深处理算法可以有效提高OPT系统在景深小于样本尺寸时的成像质量。