本发明公开了一种基于弱相干干涉的生物膜胶原束取向光学检测方法和系统。利用光学相干成像系统获取生物膜干涉光谱，对干涉光谱进行傅里叶变换得到深度域强度信号，基于深度域强度信号计算生物膜表面坐标，之后利用多项式拟合生物膜表面曲线，再根据拟合曲线对生物膜进行坐标变换使其表面趋于水平，对拉平后的生物膜进行不同深度的强度信号投影，强度信号投影图可显示出生物膜胶原束取向特征。本发明可实现一次成像获取深度可分辨(微米精度)的生物膜胶原束取向，能够实现快速评估切割生物膜边缘以获取优质的人工心脏生物瓣膜小叶。