一张图像即能够包含大量的生物信息，无论在生物还是医学研究领域，科学工作者都希望能获得一张直观、清晰的静态或者动态的图像，来分析细胞或生物体特定区域的特征、状态，甚至特定分子的表达、分布等信息。其中，生物光学成像由于其检测仪器发展成熟、灵敏度高、对比度高、分辨率高、成像直观、成像速度快和无损探测等优点被广泛应用。其在探寻疾病的发病机理、临床表现、基因病变，了解相应的生理学和病理学信息，疾病诊断和新的医疗手段的开发等方面具有重要的实践意义和应用前景。生物光学成像（Optical Imaging）是指利用光学的探测手段结合光学探测分子对细胞或者组织甚至生物体进行成像，来获得其中的生物学信息的方法。如果把生物光学成像限定在可见光和近红外光范围，依据探测方式的不同生物光学成像可分为荧光成像、生物发光成像、光声成像、光学断层层析成像等。生物光学成像具有很长的应用历史，从二十世纪80年代后期就有一些研究者尝试向生物体内注射外源性的荧光染料作为对比剂，通过非侵入的方式结合内窥实现光学测量，来分辨肿瘤的正常和病态区域。