显微镜的发明打开了人们认识微观世界的大门,使人类在生命科学、医学、农业、材料科学等领域都取得了许多重大的成果,大大促了人类文明的进程。但传统光学显微镜由于其成像机理限制,从而无法同时兼顾高分辨率与大视场成像。另一方面,复杂的光学系统也使显微镜变得日趋昂贵、笨重、难以维护。无透镜显微成像技术是近年来发展出的一种新概念计算成像技术:其不利用成像透镜聚焦,直接将所观测的样本贴于成像器件光敏面上方记录图像,并结合相应的图像恢复算法实现清晰物象的反演与重构,有望实现成本低、大视场、高分辨率及相位成像。最近一种多角度照明掩膜调制的无透镜成像方案被提出。该方案使用一个可编程的LED阵列在待测样品上产生角度变化的照明,探测器通过光学掩膜记录产生的强度图像,该方案成功的关键是使用了掩膜对光场进行调制。然而在该成像方案的实验中使用像元尺寸为3.45μm的相机,最终只获得了分辨率为4.92μm的结果。这种低于采样分辨率的成像结果严重限制了其在生物样品成像中的应用。通过对该方案的成像原理分析可知,导致实验结果分辨率低且成像质量差的原因主要是,实验中使用相干性较弱照明光源所致。为解决该无透镜成像方案遇到的问题,我们通过以下两方面来优化该成像方案。第一,通过优化该无透镜成像方案的成像模型,即通过交换光学掩膜与样品的位置来减小待测样品与图像传感器之间的距离,进而减小弱相干性的LED对成像结果的影响。第二,在成像模型优化的基础上进一步对该成像方案的图像恢复算法进行优化,即在图像重建过程中通过使用正则化的迭代引擎及倒易空间的上采样过程来完成样品图像信息的恢复。通过对该无透镜成像方案的成像模型及恢复算法优化后,实验中我们依然使用像元尺寸为3.45μm图像传感器,最终获得了2.46μm的高分辨率实验结果,成像质量也有了很大的提高。该无透镜成像方案有望在生物医学等领域获得广泛应用。