细胞是有机体结构与生命活动的基本单位,其形态结构往往与功能状态相匹配,因而细胞的形态是生命科学的重要研究内容,对临床医学诊断也有着重要的意义。定量相位成像技术作为一种强大的无损、免标记成像工具,为定量评估细胞提供了各种生物、物理特性。该技术提供的样品相位图虽携带其内部结构信息,但样品厚度与折射率耦合在相位数据中,需要借助算法对相位数据解耦才能重建样品的三维形态。目前关于形态重建方法研究已取得了很多成果,但是大多操作复杂、所需数据量大、耗时长,不利于活细胞实时监测,不能满足当前临床检验技术向设备小型化、操作简单、快速检测等方向发展的需要。基于此,本文探究以较少相位信息快速重建样本三维形态的方法。本文通过实验分析了双波长测量法在相位解耦应用中的优势与不足,从成像理论的角度指出了该技术只适用于单介质样本的局限性成因及改进途径,并由此提出了基于两路正交的双波长相位信息重建多介质相位体三维形态的方法。以有核生物细胞为例,根据该方法对样本的两幅同方向双波长相位图按亚结构分布进行区域划分,对应解析不同区域内参考点的相位值,提取出胞质折射率及其沿入射光方向的厚度分布,由此分离了胞质和胞核各自引起的相位;联合取自正交方向的一幅相位图获取胞核中参考点在对应方向的物理厚度,并相继计算出参考点处的平均折射率和胞核整体厚度分布,从而由取自两正交方向的三幅相位图快速重建出样品的三维形态。针对形态重建对双路光信息采集的需求,本文设计了一种双路干涉相位成像装置,并在此基础上提出了由两幅来自非正交方向的相位图快速重建相位体三维形态的方法。所设计的成像系统采用偏振分光的思路,由单个图像传感器实现双路光信息采集,样品臂采用对称式共光路设计减小系统误差,节约成本的同时也有利于装置小型化。相应重建算法对数据采集要求宽泛,通过布置控制点,运用数学变换解算控制点沿两个非正交方向投影的平面像素坐标与其三维空间坐标的关系,由此计算反演得非正交投影面各像素点对应的三维坐标从而实现形态重建。本文所提出的三维形态重建算法适用于多介质相位体,只需从两个方向采集样本相位信息,具有操作方便、计算量小、普适性好、速度快的特点,可为相位体三维形态重建算法研究和临床医学检验提供一定的参考。