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光学投影断层成像(Optical tomography projection,OPT)技术是一种新型的高分辨三维成像技术。该技术的出现恰恰填补了原有影像设备在1-10mm成像视野上的空缺,为生命科学研究提供了新的技术手段。作为现代影像技术的新兴技术,OPT具有高分辨率、低成本、易于构建、便于调试与升级等优点,尤其是其广泛的适用性,使得OPT技术备受科研人员青睐。在此背景下,本论文一方面致力于高分辨率、高成像质量的系统研制,另一方面就本OPT系统的应用领域进行积极探索。本文主要完成的工作有:1、OPT成像系统设计与实现。本着易于构建与安装的原则,通过理论分析与大量的实验测试,自主研制了一套集运动和成像于一体的光学投影断层成像系统。硬件方面,采用大靶面、低噪声科学级sCMOS相机作为OPT成像设备,配以高精度电控台,旨在构建一个高运动精度,高分辨率,低噪声的光学成像系统。控制软件方面,参考软件工程的开发规范,基于QT和VTK完成包含多种运动成像模式的集成控制软件开发工作。本系统的数据处理采用的是基于理想平行束光传输模型的滤波反投影(Filtered back projection,FBP)重建方法。此外,根据应用需求,此阶段还完成了实验用模具和相关设备支架等的设计加工工作。2、OPT系统性能分析。首先测试对比分析了不同照明光源、显微镜头等核心部件对系统成像效果的影响,通过性能对比实验及讨论分析,进一步验证了远心背光照明光源,Navita显微镜头,科学级sCMOS相机等关键设备组合的可行性;其次,采用分辨率测试卡对系统的空间分辨率进行测试,分析对比了不同放大倍数下系统所能获得的空间分辨率;最后,对OPT系统的景深及其对成像效果的影响进行了测试,采用景深测试板测试了系统在不同放大倍数下的景深大小,并通过多组拟南芥角果成像实验验证了景深对三维重建效果的影响。3、基于该OPT成像系统应用的相关研究。以模式植物拟南芥的角果成像为例,详细论述了OPT成像中样品制备与处理过程,并藉此整理出一套成像效果好、操作规范的较为完整的成像实验步骤。