非相干光自干涉数字全息术是一种结合全息术、光电技术与计算机技术的高质量成像技术,具有无标记、非接触、快速实时、三维成像等特点。一方面,作为一种非相干成像技术,通过记录自发光的物体或非相干光源照明的物体全息图,解决了相干成像系统中存在的边缘伪影问题,降低了相干散斑噪声,提升了图像质量。另一方面,作为一种数字全息术,通过CCD或CMOS传感器等元件代替传统的感光材料来记录全息图、计算机模拟光波衍射过程数值再现全息图,不仅减少了记录和再现时复杂且繁琐的处理过程,又可以结合多种图像处理技术来提高再现像质量,在表面形貌检测、生物医学成像、彩色全息成像等方面具有广泛的应用。然而,由于衍射现象的存在,光学成像系统的分辨率受到数值孔径（Numerical Aperture,简称为NA）的限制,只有物体光谱的低频部分被传输,然后被传感器记录,因此相应的重建图像在频域中是频带受限的。结构光照明技术作为一种超分辨率光学成像技术,基于信息光学成像理论,通过结构化的照明将物体不同频率的信息收集起来,扩大了频谱范围,增大了数值孔径,提高了系统的分辨率,更易于满足实际的检测性能需求。本论文系统地分析了非相干光自干涉数字全息技术以及基于结构光照明的超分辨成像技术,并将两者结合,实现了基于结构光照明的超分辨数字全息成像,主要内容包括以下三个方面:（1）阐述了基于迈克尔逊干涉仪的非相干光自干涉数字全息系统实现光学成像的原理,推导出系统横向放大率、点扩散函数和系统分辨率等数学表达式;对该系统进行模拟成像和性能研究:模拟数值孔径、记录波长以及再现距离等参数对该系统分辨率的影响;对分辨率板USAF1951和两个不同空间位置的钢尺进行成像实验,分别验证了此系统的平面和三维成像性质。（2）理论分析了基于结构光照明的非相干光自干涉数字全息成像系统实现超分辨成像的原理,并对其进行成像模拟研究。具体的方式是在全息成像光路中将透射式振幅型空间光调制器（Spatial Light Modulator,简称为SLM）放置到光源和物体之间,利用计算机操控空间光调制器更换不同方向、不同频率的光栅掩模,实现结构光照明物体。通过光栅对光波的衍射作用将原本限制在CCD外的高频物光波产生偏折,重新被CCD接收。通过选取合适的结构光频率和记录距离,可以将与光栅0、±1衍射级分别对应的三张全息图同步记录到一张全息图中,采用三相位频谱分离法和傅里叶变换位移定理对这三个级次的衍射波进行分离、移位、重构,来实现超分辨成像。以分辨率板为待测物体,将基于结构光照明的超分辨数字全息成像系统的模拟结果与常规的迈克尔逊数字全息成像系统的模拟结果作对比,结果显示系统分辨率从20.16 lp/mm提高到35.92lp/mm,整体分辨率增强系数为0.78。（3）分别搭建了基于常规的非相干光照明的迈克尔逊数字全息成像系统和基于结构光照明的超分辨数字全息成像系统,对基于结构光照明的超分辨成像方法的可行性进行实验验证。当使用频率为20 lp/mm、30 lp/mm和40 lp/mm结构光照明时,系统分辨率可以达到64 lp/mm、71.84 lp/mm和90.51 lp/mm,整体分辨率增强系数分别为1.41、1.59和2。实验结果表明基于结构光照明的超分辨成像方法可以有效提高成像系统的分辨率。该方法可以灵活控制空间光调制器实现多模式结构照明功能,成像光路可控性强、对实验装置的稳定性要求较低。