荧光分析和检测技术已成为生物医学研究和临床诊断的重要工具。荧光具有多参量的特性，荧光光谱测量可以鉴别不同的荧光团种类；荧光寿命测量可以对荧光分子所处微环境内诸如pH值、离子浓度(如Ca<.2+>，Na<+>等)和氧压等生理生化参数进行定量分析，而且对于鉴别光谱重叠的多组分荧光团非常有用。同时时间和光谱分辨可以提供不同的对比机制和互补的功能信息，因此引起了人们的广泛关注。多焦点多光子显微技术(Multifocal Multiphoton Microscopy，MMM)可以实现样品的三维快速多光子激发荧光显微成像，并具有对活体样品损伤小，成像深度大，图像信噪比高等优点。基于扫描相机的同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微技术(Simultaneous Time-and Spectrum-Resolved Multifocal Multiphoton Microscopy,sTSR-MMM)，可以实现时空谱的高分辨测量和多参量同时测量，将成为一种在分子和细胞水平上进行生物医学研究的重要手段。 本课题的研究目的是将sTSR-MMM系统获得的每一点的几何强度结构信息、不同光谱几何强度结构信息和不同光谱的荧光寿命信息，通过图像重建方式直观的显示出来，并对这些图像信息的重要参数进行分析。这弥补了现有荧光检测技术的不同功能信息不具有同时性的缺陷。本论文主要完成了以下几方面的研究工作： 1. 讨论了与本课题相关的荧光显微术的理论与技术问题。 2. 研究了双光子阵列点激发同时多维荧光信息图像处理方法，实现了同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微系统的图像重建。本文给出从这种新技术的复合信息中提取几何强度结构图像、不同光谱几何强度结构图像、不同光谱的寿命图像的方法。 3. 通过改进软件算法提高了图像重建速度，进一步通过软件方法缩短了图像重建时间，并对进行图像处理的硬件配置进行了比较，提出了较好的解决方案。 4. 通过生成显微系统的模拟数据，并使用现有算法对模拟数据求解，对寿命拟合算法进行了误差分析和可靠性验证。 5. 编制了同时时间和光谱分辨的多焦点多光子显微系统的图像重建软件，并给出了图像重建的结果。