无透镜数字全息显微成像因其小型化、成像视野大、便携化等优点,在生物监测方面有很大的应用前景。本文将无透镜全息显微技术与彩色相机的Bayer滤光片阵列相结合,研究了一种无透镜全息显微成像方法,该成像方法研究利用彩色相机采集一张复合全息图,由于相机表面的Bayer滤光片阵列,便可同时获取对应红绿蓝三种波长的全息图信息,从而减少了所需的数据量,提高效率。研究了基于Bayer滤光片阵列的无透镜全息显微成像的成像模型并搭建了实验系统。分别对光波角谱传播和Bayer滤光片阵列及其串扰展开说明。然后对该成像模型进行了研究,确立了物像间的关系。最后根据该成像模型搭建了实验系统并仿真分析了系统的分辨率。研究了基于Bayer滤光片阵列的无透镜全息三波长约束成像仿真与实验。利用Bayer滤光片阵列通过一张全息图获得三个波长的全息图信息进行重构得到三波长成像的重构结果。然后建立了仿真系统,对成像过程和重构算法进行仿真。然后讨论了解复合时使用不同插值方式上采样和对三波长复合全息图添加高斯白噪声对重构结果的影响。研究发现使用双三次插值法上采样的重构结果对噪声的容忍度最高且重构结果最好。使用试验系统进行成像实验,系统的分辨率达到3.90μm,成像效果与使用红绿蓝光源顺序照明获取全息图的成像结果相近。研究了基于Bayer滤光片阵列进行多张全息图彩色成像仿真与实验。利用Bayer滤光片阵列得到红绿蓝三个通道的数据,然后进行重构得到彩色成像结果。重构算法先通过解复合得到各个高度的RGB通道的全息图,然后利用多高度全息重构算法进行重构后复合为彩色重构图像。对多高度全息重构算法的迭代方式、全息图高度数量、小波域约束对重构结果的影响进行仿真分析讨论。建立仿真模型,讨论对成像系统添加不同程度的高斯白噪声和解复合时使用不同插值方式上采样对重构结果图像质量的影响。解复合时使用双三次插值法进行上采样后的重构结果最好,对噪声的容忍度最高。使用实验系统进行实验,系统的分辨率达到3.48μm,成像效果与使用红绿蓝光源顺序照明获取三个颜色通道全息图的成像效果有差距,但所需采集数据量减少了三倍。