数字全息显微术作为一种新型的成像技术,是一种用于获取定量相位图像的无损、无标记、准确和近实时的干涉测量技术。到目前为止,数字全息显微术已被应用于细胞生物学分析、微结构测量、粒子跟踪、微流控计量学和神经科学等领域。在数字全息显微测量中,为了提高测量的空间分辨率,不可避免地使用了显微物镜进行图像的放大,而显微物镜的对准误差和包括显微物镜在内的所有光学元件本身的缺陷等都会导致测量结果中存在像差。因此,像差补偿和校正是数字全息显微测量中不可或缺的一环。研究者们已经提出了许多像差补偿和校正的方法,基于其实现方式的不同,可以分为物理方法和数值方法两类。目前的像差补偿方法存在各自的限制和不足,例如二次曝光法等需要多次测量的方法对测量环境和系统稳定性要求较高,即方法本身鲁棒性低;典型的基于圆域下Zernike多项式拟合的方法,在对异形孔径数据拟合时存在由多项式正交性受损引入的拟合误差;要求分离被测样品和背景的校正补偿方法需要利用背景区域的相位进行像差的校正,限制了测量对象只能是形状相对简单且在视场中空间占比较小的样品;所有基于多项式拟合、参数优化或者迭代的方法都要求比较高的计算时间,无法适用于高实时性的应用场景。总而言之,目前的像差补偿方法主要存在鲁棒性低、异形孔径拟合误差、难以校正补偿全口径复杂样品、补偿方法消耗时间长等方面的问题。因此,需根据测量方法和测量目标的不同而选取最合适的像差校正方式,或者提出新的像差校正方法。基于目前没有通用的像差校正方法这一现状,本文围绕数字全息显微成像中的像差校正方法展开研究,探索了高鲁棒性快速校正、异形孔径高精度校正、全口径复杂样品校正、和实时性校正等多种不同测量情况和测量需求下的像差校正方法。针对目前全息显微成像中存在的问题,本文提出了适用性更高的像差校正方法,填补了目前像差校正方法中的技术空白,系统地解决了背景像差对数字全息显微成像测量的影响,为实际应用中的像差校正方法选取提供了新的理论参考。本文的主要创新点和研究成果如下:（1）提出了一种基于干涉图延拓的离轴全息像差补偿方法。通过基于角点检测的背景识别方法分离全息图中的被测物与背景条纹。然后用基于傅里叶变换的干涉图延拓方法对单幅全息图的背景条纹进行延拓,得到一幅仅包含系统背景像差的全息图。最后对两幅全息图进行同样的相位提取算法和相位相减来实现像差的补偿。区别于二次曝光法,本文所提方法是通过数值计算的方式得到背景全息图,不需要第二次的全息图采集,避免了两次采集之间的光源抖动、系统中光学元件位移或者震动等因素引入的误差,具有较高的测量鲁棒性,但受限于对背景识别的需求和目前背景识别算法的能力而仅适用于形状简单背景分明的样品的测量。（2）提出了一种基于异形孔径正交多项式拟合的数字全息显微术高阶像差自动补偿方法。通过基于角点检测的背景识别方法获得背景相位的孔径形状,并推导在此不规则的孔径下仍保持正交性的特定多项式。再通过系数转换矩阵,将基于此多项式的拟合得到的展开系数转换为单位圆孔径下Zernike多项式的展开系数。最后,计算像差掩模进行像差补偿,从而避免了圆域Zernike多项式在异形孔径相位拟合中的误差,实现了异形孔径下低阶与高阶像差的高精度补偿。方法突破了传统多项式拟合方法对于孔径形状的限制,可根据当前实际测量中需拟合的背景孔径形状,自动地推导保持正交性的多项式并实现像差拟合,提高了实际测量中的像差补偿精度,可用于不规则数据孔径情况的测量。（3）提出了一种基于顺序移位和Chebyshev多项式拟合的像差绝对检测方法。方法将传统光学面形检测中的绝对检测方法引入数字全息显微成像的相位像差补偿中。通过对样品进行两次特定的位移,实现了被测物相位和系统像差的分离。然后,基于不同位置处测量的像差之间的关系,用Chebyshev多项式拟合计算出像差相位,实现像差的补偿。本文所提方法,突破了传统的基于多项式拟合的方法对于背景识别算法的依赖性,消除了要求被测样品空间占比小的限制,且其使用了视场中所有数据而不是仅对背景相位数据进行拟合,保留了数据的完整性,即有效地保护了相位图像中被测样品的中高频细节信息,适用于全口径复杂样品校正。（4）提出了一种基于差分和积分的目标物相位提取方法。通过1-2次的样品位移,分离了被测样品相位和系统像差。然后,基于简单的减法得到被测样品相位在对应位移方向上的差分。最后,进行简单的积分实现被测样品真实相位的提取重建。所提方法对数据的处理过程仅用到简单的差分和积分,避免了复杂而耗时的多项式拟合和优化迭代方法导致的极端计算成本问题,从而能够以一种近乎实时的速度实现被测物的真实相位提取,适用于需要实时性定量测量的情况。