随着目前生命科学技术研究的不断深入,对生物细胞形态结构与行为功能的研究显得十分迫切。但是生物细胞往往都是透明的相位型样本,意味着光线通过生物细胞后振幅与波长几乎不发生变化,这导致传统基于强度的光学成像技术难以完成生物细胞的清晰成像。相位成像作为一种获取样本相位信息的成像手段,不依赖于强度信息,是研究活体生物细胞最常用的成像手段。但是早期相位成像技术只能获取样本定性的相位信息,无法呈现样本定量的相位分布。所以多种定量相位显微成像的方法相继被提出,诸如数字全息显微术、G-S算法、光强传输方程(TIE)等,然而这些方法均不同程度的存在着成像条件苛刻,数学计算模型复杂等缺陷,未能得到广泛的应用。针对以上问题,本文提出一种基于LED阵列照明的显微镜成像平台,利用一个可编码控制的LED照明阵列代替普通显微镜的照明源。不需要任何机械操作即可方便地提供任意角度和任意图样的照明。利用该显微镜平台提供非对称照明并采集相应图像,结合非对称照明下系统相位传递函数完成定量相位信息的重构。此外,结合本文显微镜平台部分相干的成像特点,结合非对称照明相衬成像模型,建立了系统相位传递函数频响特性公式,并推导出定量相位与非对称照明成像图像的数学关系,进而完成定量相位信息的重构。为优化最终定量相位成像结果,本文针对不同LED照明图样下进行仿真分析与成像实验,对比不同照明图样下定量相位成像结果。发现非对称照明不同角度对称轴划分可获取不同方向上的相位细节,而基于多对称轴的定量相位成像能更好地重构相位细节,另外增大系统相干参数σ,能有效提高成像结果的分辨率,但当系统相干参数增加到一定程度后(σ=1)分辨率提升就不再明显,最后照明图样由圆形更改为圆环形照明有助于增大成像对比度。实验证明,本文所述基于LED阵列照明的定量相位显微成像方法,能够较为精确地还原样本定量相位分布。且光学系统构建简单,无需复杂的光学元件与机械硬件支持。相位重构模型简单,计算效率高,保证了实时性。此外,本文所述成像系统可灵活提供任意照明图样能进一步实现多种其他成像模式。