传统的生物显微镜图像只能给出生物组织的二维结构或形态分布,而生物组织的真实形态是立体的三维结构,这对准确地判断组织结构与功能的关系带来困难。光切片技术及相关设备的出现,为生物组织显微结构的三维可视化重建提供了可能。目前的光切片技术,如激光扫描共焦显微镜、结构光照明显微镜、光片照明显微镜、双光子显微镜等,都是基于荧光显微镜发展的,其设备复杂、昂贵,操作困难,限制了其广泛应用,仍然无法取代设备相对简单、操作方便、广泛使用的明场显微镜。开展非荧光、明场光切片技术的研究,具有非常重大的实用价值。我们在传统的明场显微镜基础上,通过特殊的照明方式,提高了显微镜的轴向分辨率,获得了600nm左右厚度的明场光切片。利用一系列光切片图像(或光切片堆)进行三维可视化重建,是光切片技术的一个关键步骤。但明场显微光切片图像的对比度低,为三维重建带来了较大的难度。本论文针对明场显微光切片的图像特征,对明场显微光切片的三维重建技术进行深入研究。由于明场显微光切片图像的对比度低,需要通过多种图像处理技术对明场光切片图像进行预处理,本文首先比较分析了适用于明场光切片图像的预处理方法。为了将感兴趣的重建部分从明场显微光切片中准确提取出来,需要对图像进行分割,结合其图像特征,提出利用基于控制标记符的分水岭变换分割法,实现重建目标的提取,通过孔洞填充、形态学等图像技术对分割结果作进一步的优化处理。通过分析对比多种三维重建算法,提出利用等值面提取算法对经分割处理的光切片图像进行三维重建,实现了明场显微光切片的三维重建。最后采用MATLAB的图形用户界面开发集成环境,基于上述明场显微光切片的三维重建步骤开发出实现三维重建并附带多种功能的用户界面,使得三维重建操作更加方便,有利于明场显微光切片技术的实用化。