光学分子成像技术在分子影像技术中扮演了非常重要的角色，它具有灵敏度高、价格低等优点，已经成为一种快速发展的生物医学影像技术。其中，生物自发光与激发荧光成像以其简便和直观性、无创性成为研究小动物在体成像的理想方法。利用这种技术，我们可以实时地观察标记基因及细胞在活体动物中的活动与分布情况，为研究疾病的发展过程与药物筛选提供很好的方法与手段。而小动物在体光学分子成像系统，对在体光学分子成像的研究与发展具有十分重要的意义。小动物在体光学分子成像系统可以实现生物自发光成像和激发荧光成像两种成像模态的图像采集及图像处理功能。WinMI软件主要负责系统控制、数据采集以及图像的后处理分析，是整个系统的中心。本文围绕WinMI软件的图像采集模块优化与双模态融合的实现为中心，首先介绍了光学分子影像的研究、发展现状以及研究意义；然后，介绍了光学分子成像原理与软件平台搭建的开发工具；接着，对WinMI软件的图像序列采集模块的功能优化进行了说明，实现了序列采集设计与多线程采集优化；在多种数据格式处理中，针对不同的数据格式实现了格式的归一化处理以及选项设置管理操作；最后介绍了Micro-CT成像系统和与光学系统共同组成的双模态系统，成功实现了双模态融合的配准和二维数据能量映射；在荧光图像处理优化模块，介绍了图像数据的处理流程，对图像的分割算法进行了改进和优化，并达到了理想的效果。同时，WinMI软件对ROI的数据分析进行了优化处理，使软件的界面操作舒适性得到加强。