长久以来,在光学显微成像领域,大视场和高分辨率之间一直存在着一定的竞争关系。研究者着力于寻找大视场和高分辨率的平衡点,目的是在有着不错大视场的前提下进行高分辨率成像。叠层衍射成像技术（Ptychographic microscopy）,近十几年来逐步被许多研究人员所关注的一种快速发展的无透镜相位恢复技术,它不仅同时具有大视场和高分辨率的优点,并且和传统的相位迭代恢复算法相比,这种新兴的技术在抗噪声能力以及收敛速度上都有了一定的提升。如今,叠层衍射成像的有效性是建立在拥有高算力计算机的基础之上的,通过不同角度的光波照射到目标物体的各个位置,同时每次照明互相之间要有一定区域的重叠,可以将每一次光源照射后在传感器中采集的结果看作一次“层”,层与层的重合就是“叠”,通过层层迭代求解,获取最终的结果。本文从叠层衍射成像原理出发,介绍了叠层衍射的成像链路、模式以及重建算法,并针对其中的关键参数进行了具体的分析和研究,着重围绕相位恢复算法进行探究,分析相位恢复算法的有效性,并针对重建效率及图像重建质量等方面进行探究和改进:（1）针对相位恢复算法中的抗噪声能力差的问题提出了相应的解决方案,一种基于叠层衍射成像的损失校正算法。在传统的叠层衍射成像中,基于增量梯度的相位恢复算法由于其优越的计算效率和灵活性被广泛应用。然而,由于传感器通常会采集到各种噪声,会导致重建结果急剧下降。对此,关键的问题是如何控制和设计算法中的步长计算。在算法的改进方案中,增加了影响结果的损失校正项,并根据该项的值调整步长,可以有效地提高算法的收敛性能,显著提高算法的抗噪声能力。与经典的方法相比,仿真和实验都证明了该方法在效率和质量上更胜于经典方法。同时,计算结果表明,在不降低重建质量的前提下,可以适当增加初始步长以提高收敛的速度。同时针对LED角度校正,研究者将测量的衍射图案与其相应的估计值进行互相关处理,提高了重建质量。（2）分析了衍射成像中存在的离焦问题,在相位恢复问题中引入重聚焦优化,提升了重建质量。同时介绍了重聚焦算法的原理,主要是准确估计其成像系统中的“z距离”,并通过重建使得结果图增加更多细节信息,并通过实验验证了重聚焦算法的有效性。同时,将叠层衍射成像中相位恢复算法与重聚焦算法有效结合,首先提升了采集的低分辨率图像的质量,继而在后续迭代中可以重建出具有更高清晰度的结果图。通过仿真和实拍的一系列实验,验证了该方法可以有效解决离焦问题,同时提高重建结果的清晰度。