拉曼检测,作为物质成分和含量检测的一种重要手段,在各种科学研究领域都有重要的应用。作为拉曼检测的一个分支,拉曼成像以其直观的表达,丰富的信息量,可多层次多方面的表述,具有拉曼所特有的非接触、无损伤和无电离辐射的特点,逐渐在生物研究领域,尤其是生物活体的研究领域受到人们的重视。活体拉曼成像打破了原始的解刨离体的方法,能够在最接近自然状态下获得最真实的活体信息,在生物学领域乃至医学领域都有很重要的实用意义,具有很强的科学研究价值和极其广阔的应用前景。然而,在活体拉曼成像研究中,存在着一些难点和不易突破的地方,需要不断改进。首先,在活体检测中,考虑活体小鼠生理条件限制,采集信号时间不能足够长,导致采集的数据量有限,影响成像效果。其次,活体的拉曼光谱比较复杂,一般的处理方法无法有效消除拉曼光谱的荧光背景。最后,在活体拉曼成像时,以往的数据处理方法存在表述的信息量少,计算量大等弊端。针对以上所述的拉曼检测和成像中存在的难点,我们进行以下的相关研究：1.本文以活体小鼠为实验模型,通过构建激光拉曼扫描成像系统对活体小鼠耳朵进行拉曼扫描,获取活体小鼠耳朵组织不同深度的微区拉曼光谱,选取分别归属于血糖、脂类、血红蛋白、蛋白质分子结构的物质的特征谱带1125cm-1,1300cm-,,1549cm-1和1660cm-1进行峰面积计算,利用这些数据重建二维三维拉曼光谱图像,图像清晰显示了不同物质在活体组织中空间分布情况,表明活体拉曼成像技术可以成为活体研究的新手段。2.针对拉曼成像中存在问题：1)由于拉曼信号采集时间不能足够长,导致扫描信号点很少,成像范围有限；2)在成像的图像矩阵中常常存在着孤立点、噪声、不连续点需要进行修正；3)一般的三维成像仅仅能够给出成像的截面,无法给出所呈现物质的内部形状和边界曲面,且多数情况下三维成像方法计算速度较慢。为此,我们建立了一些改进的成像方法,包括使用平滑、去噪、消除孤立点和噪声；采用插值方法增加数据量,使成像得到优化；通过建立新的三维成像方法呈现物质内视图(物质整体形状),和减少成像元素的成像面来提高成像速度等,并给出物质边界曲面成像方法。3.生物活体的拉曼信号,在荧光背景噪声的影响下,光谱比较复杂,在一定程度上影响了分析结果。本文建立了一种基于极大极小值片段自适应缩放的拉曼荧光背景处理方法,通过物质浓度和物质特征峰强度的关系、单个光谱与混合光谱之间的关系来验证极大极小值自适应缩放算法的可行性,并与传统的多项式拟合基线校正方法进行对比,结果表明,该算法较传统算法具有明显的优势。此外,为了进一步验证算法的可行性,通过对小鼠耳朵局部的二维和三维成像数据进行校正,并和以往数据处理方法的成像结果对比,结果表明极大极小值自适应缩放算法对成像效果改进明显。