伴随着人类在低温生物医学领域的探索过程，低温显微技术应运而生并得以不断的发展。人们可以借助这一技术观察到生物样品在冷冻和复温过程中的形态变化，以及溶液相变的过程，从而分析生物材料的相关特性，并以此为依据客观的解释实验结果、修正理论模型和制定合理的治疗或保存程序。 本文简要介绍了低温生物医学技术的概况，综述了低温显微技术的历史、现状与发展前景，探讨了低温生物显微系统在低温生物医学研究中的需求。在此基础之上，介绍了自行研制的一套低温显微实验系统以及配套的图像处理软件。 本文的主要工作包括： 1．设计并制作了一套低温显微实验系统。该系统主要包括显微镜、低温台、冷却介质供应管路、温度调控部分、图像采集部分等。低温台属于对流型，以液氮为冷却介质，以导电镀膜提供热量。系统采用PID算法控制导电镀膜的加热量，同时使用电子膨胀阀调节冷却介质的流量。本系统能够实现的最大升温速率为100℃／min；最大降温速率为50℃／min；控温精度达到±1.5℃。 2．对低温台温度场的分布情况进行了数值分析。计算中采用了焓法解决实验样品层的相变问题。分析结果表明：可以利用布置在盖玻片上表面的热电偶测量并推算实验样品层的温度；低温台载物表面温度均匀。 3．开发了用于分析低温显微图像的软件。软件基于Visual Basic平台，为满足低温生物医学实验研究的需要提供了面积测量、温度标记和亮度分析等功能。详细讨论了低温显微图像的分割方法。研究发现基于灰度梯度直方图的阈值方法和基于数字式神经网络的方法具有良好的分割效果。本图像处理软件用于脐带血干细胞渗透特性的研究，有效地提高了实验数据处理的效率。 本文的低温显微实验系统在温度控制和图像处理方面均达到了低温生物医学研究的基本要求。