共焦显微镜由于其高横向分辨率、轴向层析等优点,使得其在工业检测、医学检查和生物成像等众多研究领域得到了广泛的应用。然而由于传统的共焦显微镜使用检流式振镜偏转光束进行点扫描成像,使得其扫描速度较慢,无法满足各应用领域对于高速、高效、动态检测越来越高的需求,极大的限制了其应用场景。本课题针对上述问题,利用谐振镜极高扫描频率的特点进行双向扫描,并采用检流式振镜实现换行,通过完成高速扫描下数据采集与控制程序及双向扫描电路,实现了高速共焦扫描成像,并使用基于模拟退火的图像标定参数优化算法与基于Brief描述子的图像错位定位算法,完成对图像失真的校正。完成的主要内容如下:(1)依据共焦显微成像原理与线性成像模型,构建被测样品到二维图像的映射模型,并对高速共焦扫描成像系统的图像失真组成及产生原因展开分析。(2)针对双向高速扫描下数据采集与控制的同步问题,根据相关硬件特性设计控制逻辑与时序并基于FPGA完成了双向扫描电路;基于Lab VIEW软件平台完成了共焦横向扫描成像上位机程序,实现了双向扫描时的数据采集与控制以及对双向扫描图像的后期处理。(3)基于Harris算子完成对标定点坐标的亚像素级提取,利用畸变中心估计与模拟退火算法,实现共焦显微镜标定;使用Brief描述子、汉明距离与RANSAC算法完成图像错位量计算,最后利用数据采集卡采样延迟与预触发功能控制完成像素级错位校正,利用二维离散傅里叶变换的位移性质进行亚像素错位校正。(4)完成双向扫描电路测试,搭建高速共焦显微成像实验系统,成功实现高速共焦扫描成像。对网格光栅样品进行共焦扫描成像,并使用畸变校正算法得到了得到了理想图像-畸变图像的映射关系,依据理想图像-畸变图像的映射关系进行校正,将相对畸变量由16.8%降低至0.3%。