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生物医学基础研究的应用需求拉动了医学影像的快速发展:从成像模态上看，单模态成像越来越向多模态融合成像发展;从成像对象的尺度上看，最初由宏观尺度的成像转向微观尺度的成像和连接微观和宏观的介观成像。由于单一模态的成像系统不能提供生物体全面的生理病理信息，融合不同成像模态的多模态成像系统是一项具有重大现实意义的重大课题。同时，为了加快生物医学基础研究，需要对不同成像尺度的生物样本进行三维成像。光学投影断层成像是一种介于宏观尺度和微观尺度的高分辨率介观尺度成像技术，但其影像质量受到系统噪声的影响，亟需深入展开对噪声的去除研究。 本文针对小动物多模成像系统的软硬件模块开发和图像去噪方法展开研究，涵盖了硬件、软件系统的设计和实现以及光学图像去噪算法，实现了多模态影像数据的单机采集并提高了光学投影断层成像的图像质量。本文的主要研究内容包括以下几点: 1、设计了基于滑环的转盘式小动物多模成像系统的机械结构，划分了整个硬件系统的硬件组成，详细介绍了系统的关键器件。机械结构分为支架台、旋转电机及多模态旋转平台、水平可移动鼠床等三部分。硬件系统组成划分为:激发源/射线源系统、探测系统、数据采集系统、机械旋转和水平移动系统、控制系统、计算机系统以及图像存储于显示设备等。 2、设计了小动物多模成像系统控制软件的架构并实现了具体功能。通过分层设计的方式将系统控制软件分为抽象层和应用层，抽象层对系统特定硬件控制接口进行了封装，应用层根据抽象层的统一接口实现软件的功能设计。分层设计降低了系统软硬件的耦合度和复杂度。根据系统成像任务设计了软件的主界面，设计并实现了系统具体功能，包括系统位置调整模块、CT数据采集模块以及光学数据采集模块。 3、开展了光学投影断层成像去噪方法研究。通过对光学投影断层成像技术中的固有噪声及其影响的分析，对固有噪声建立了含有先验信息的统计模型，并在此模型上进行去噪。利用经过了透明化处理的小鼠心脏实验验证了本文方法的有效性。