显微镜作为17世纪最伟大的发明之一,如今已渗透到到科学研究的各个领域中。为了避免对透明样品进行染色处理,研究学者提出了多种能够实现非标记的相位测量与相位恢复的方法。光强传输方程由于其非干涉、非迭代以及无需解包裹等优点,获得了国内外学者的广泛关注与研究。该方法不需要复杂的干涉装置,也避免迭代算法的不确定性,且通过简单改造即可在传统明场显微镜上实现定量相位成像。针对TIE成像的这些特点,本文着重研究并提出了两种基于光强传输方程的相位成像系统:多模式成像系统和光学衍射层析成像系统。多模式成像系统通过将传统明场显微镜与计算成像相结合,利用电控变焦透镜模块获取不同焦面的图像堆栈,通过计算得到定量相位图像、泽尼克相衬图像以及DIC图像。活细胞成像的结果表明,该系统可有效地应用于细胞形态学的生物医学研究中。光学衍射层析成像系统通过对传统明场显微镜进行改造,利用可编程LED阵列作为照明光源,并由TIE相位恢复得到前向散射光场的复振幅,最后利用光学衍射层析算法以及非负约束迭代得到了物体内部的三维折射率分布。该系统不同于传统的基于数字全息的方法,实现了非干涉的三维相位层析。本文所提出的两种基于TIE成像的相位成像系统的实验结果表明了 TIE定量相位成像技术在生命科学、生物医学以及病理切片学等领域中的潜在应用前景。