随着光学定量测量技术的发展，透明生物样品的定量相位成像技术是当前生物成像研究的方向与热点之一。该技术具有非接触、无电离辐射、可实时以及无需预处理样品等优点，不仅能实现对透明生物细胞或组织的定量成像，而且能定量提供样品的形态、结构或动力学信息，还能够检测样品的折射率、厚度等，为微观领域的研究提供了有效手段。定量相位成像技术可分为单点扫描和全场成像两类。单点扫描法能呈现样品一定深度的内部结构，但是测量速度较慢，应用范围具有一定局限性。全场成像法能快速定量测量样品的二维相位分布，实现对样品的实时成像，有利于研究活体生物样品在时间和空间上的行为变化。　　本文根据泽尼克相衬干涉原理，提出了一种基于物参共路干涉结构的定量相位显微成像方法，并对其进行了理论分析和实验研究。主要完成了以下工作:　　1、综述了定量相位显微成像技术研究的发展现状，分析了国内外现有的定量相位测量与成像方法的优缺点，为本文研究立题提供了依据。　　2、提出一种基于共轴相衬干涉的定量相位显微成像方法。分析了其定量相位测量原理并进行了数值仿真研究。该方法能减少必须获取图像的幅数，实现快速测量。　　3、采用了分区差分余弦相位恢复算法并提出两种相位解包思路，进一步扩展了定量相衬相位测量方法的测量范围。设计了相应的相位图像重建程序，模拟分析了常见周期性和非周期性相位分布物体的相位恢复情况，验证了该算法的可行性。　　4、利用全息干板，设计制作了不同透过率和相移量的相板以及位相光栅、阶梯型位相物体等。并使用双点源干涉扫描成像系统对其相位分布进行了定量测量与重建。　　5、搭建了共轴相衬干涉的定量相位显微成像实验系统，对位相光栅、微透镜以及弱吸收的玉米根尖细胞等位相物体进行了定量成像的实验研究，并与双点源干涉扫描测量与成像技术的实验结果进行对比。实验表明:本方法的相位重复性测量精度约为3.20％，成像横向分辨率约为10μm,具有较好的测量稳定性和精确度。另外，基于MATLAB软件平台开发了便于图像显示、处理，易于研究者操作、分析的GUI用户界面。　　6、进一步将本实验系统拓展应用到了动态样品的定量测量中，实时观测、分析了微量水滴在重力影响下的蒸发过程，得到了水滴在蒸发时形态、相位及厚度随时间的变化情况。结果表明:水滴在蒸发时形态会受重力影响发生变化;不同位置蒸发速度不同;相位及厚度随时间递减变化;蒸发速率改变不大。　　7、对本方法的测量误差进行了分析。在不考虑杂散光的情况下，分析了相板相移量和振幅透过率对成像对比度的影响，给出了最佳相板参数选择的依据。结果表明相板的最佳相移量与物体的相位值呈线性关系，且当物体相位变化较小时，最佳相移量一般取0.5π;随着相板振幅透过率的增大，衬比度单调递减。因此，适当选择相关相板参数，能够有效提高相位测量精度与成像质量。另外，还讨论了相板参数误差以及随机光强噪声对相位测量结果的影响，并针对一定范围内的位相物体进行了分析，得到了不同程度误差对测量精准度影响的关系曲线。这些分析对于相衬成像法在位相物体的定性成像和定量测量研究中均具有指导性意义。