随着社会的发展,人们对显微成像系统的要求不断提高,促进了显微成像技术的不断发展。如在病理学、血液学中,不但要求较大的成像视场以满足观察检测范围需求,而且要求较高的分辨率以满足对视场中的样品进行细致精密的检测。因而,生物研究、表面形貌检测和疾病预防与检测等领域越来越迫切的需要一种既能不牺牲传统显微成像技术的大视场又能具有更高分辨率的新的显微成像方法。由于光学系统的成像能力从根本上受到光学系统空间带宽积的限制,即使是特别大的数值孔径或者放大系数,常规的显微成像系统的空间带宽积通常也只是百万像素。在增加显微成像系统的空间带宽积的过程中,由于光学元件的物理尺寸所导致的几何像差,使得可实现的图像分辨率和视场之间存在一个平衡。而生物、医学等领域的应用对于成像系统应有较大空间带宽积的需要,促进了无透镜显微镜装置和复杂的机械扫描显微镜系统的商业发展。但是,这些成像系统实现方法不但光路相对复杂,而且还需要精确地控制驱动、光学对准和运动跟踪,所以不利于推广使用。傅里叶叠层显微成像方法(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)在成像过程中不需要移动样品,并且使用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)阵列作为光源,可以提供多角度的照明光,不需要复杂的机械扫描实验装置就可以恢复出样品大视场高分辨率复振幅。但是,由于大角度照明导致的像差和系统中存在的噪声,会影响FPM的重建质量。本论文主要针对傅里叶叠层显微成像的频谱交叠率、迭代次数以及退化图像的图像复原开展了理论、算法和实验研究,主要内容如下:开展对傅里叶叠层显微成像过程中的频谱交叠率、迭代次数的仿真研究;给出重建过程中频谱交叠率的定义,推导出其计算方法和影响因素;利用仿真分析了不同频谱交叠率和迭代次数对傅里叶叠层显微成像重建质量的影响,并通过多种评价参数定量地分析了频谱交叠率和迭代次数对重建质量的影响,得出实验最佳的频谱交叠率为60%左右,最佳的迭代次数为20次左右的结论;通过仿真模拟得到了有畸变有噪声的退化图像,并对其进行了基于维纳滤波算法的图像复原,从而提高了FPM的成像质量。搭建了一套傅里叶叠层显微成像的实验系统,由CMOS相机记录的美国空军USAF1951分辨率板样品低分辨率强度图,利用傅里叶叠层算法将低分辨率强度图在频域合成得到样品的高分辨率复振幅。实验结果表明,在显微物镜放大倍率为4×,数值孔径为0.1时,保持视场不变的情况下使用傅里叶叠层方法将系统的分辨率从3.48?m提高到1.74?m,并且同时得到了样品高分辨率的强度像和相位像。通过对实验数据的傅里叶叠层重建结果进行基于L-R图像复原算法从而提高傅里叶叠层的成像质量。