无透镜显微成像(Lensless Microscopic Imaging,LMI)是一种不需要光学透镜,直接将细胞的投影记录到传感器上的技术。该技术由于具有成本低,便携,大视场等优点,在生物医疗方面具有广泛的应用前景。目前对LMI技术的研究主要集中在分辨率的提高及应用的拓展。本文的研究内容也主要针对这两方面,具体研究内容如下:(1)搭建单幅LMI平台,改编Lucy-Richardson(L-R)算法,将其一起与Angle Spectrum Method(ASM)和Convolution Method(CM)算法作为单幅LMI重构算法的一种,并将3种重构结果的分辨率对比,从而选出最佳的单幅LMI重构算法。结果表明,ASM为最佳的单幅无透镜显微重构算法,重构图像的分辨率最高,为3.10μm,与原图相比提高了3倍。(2)设计矩阵光源以获取多角度图像,并将多幅LMI系统进行校准,分别把捕获的多角度图像使用傅里叶叠层显微(Fourier Ptychographic Microscopic,FPM)与Extended Ptychographic Iterative Engine(e PIE)算法重构。结果表明,FPM算法可能不适合与LMI技术结合,重构图像会出现重影。e PIE算法重构图像的分辨率为3.10μm,可能需要减小相邻图像间的位移才可实现分辨率的进一步提高。(3)由于本文单幅LMI图像的分辨率已满足大多数细胞的成像要求,同时由于细胞是一种特殊的透明物质,因此本文分别使用了ASM,CM,L-R算法对单个小鼠胚胎成纤维(简称J2-3T3)细胞图像进行重构。结果表明,ASM重构的细胞直径最接近显微镜测量的J2-3T3细胞直径(14μm)。在细胞计数方面,由于捕获细胞图像中的细胞团的边缘模糊不清,给计数结果带来误差,本文分别使用了ASM、CM、L-R算法对J2-3T3细胞团进行重构。只有ASM算法的重构结果能够将细胞团中的细胞逐个分开,重构细胞团的计数结果更加符合细胞团中真实的中细胞的个数。综上可得,ASM算法重构结果最有利于细胞观察/计数。此外,本文提出了一种新的偏光成像装置,基于LMI技术的偏光分析仪。该偏光分析仪利用液晶在添加不同试剂时视场内亮度的变化,可以实现磷脂酶的检测。同时。该装置能够克服偏光显微镜的缺点,具有低成本,便携,小体积,大视场,能够实现快速,实时成像等优点。