本实用新型公开一种基于模态融合的自发荧光断层成像装置。本实用新型由信号采集模块、信号预处理模块、系统控制模块以及信号后处理模块组成，它结合数字鼠、重建目标区域光学特性参数的先验知识，可完成X射线成像、自发荧光断层成像的多模态融合成像方式，可有效的解决自发荧光断层成像的病态问题，能够对非匀质、复杂重建目标区域内部的自发荧光光源进行精确重建。此外，本实用新型所涉及的基于模态融合的自发荧光断层成像装置采用液氮制冷CCD探测器、多角度荧光探测技术和多模态融合技术，并且利用考虑了重建目标区域非匀质特性的基于多级自适应有限元的自发荧光断层成像算法来完成自发荧光光源的精确重建。