对生物细胞图像进行采集,是病理分析、疾病诊断、健康监测及药品研制中必不可少的重要手段。在社区医疗、远程医疗等即时诊断中,基于无透镜成像技术的细胞图像采集设备以其小型化、低成本等优点更有利于推广和普及。但与显微镜相比,其空间分辨率仍然较低,因此研究无透镜成像技术的超分辨率成像系统具有重要意义。本文在分析无透镜成像系统研究现状的基础上,针对单线阵超分辨率扫描成像存在的问题,提出了一种基于双线阵图像传感器的细胞流速实时可测的超分辨率扫描成像方法。为了从理论上研究双线阵图像传感器超分辨率扫描成像系统的性能,首先综合考虑光源、衍射光路、图像传感器像素尺寸、帧频、细胞样品流速等系统特性,建立了双线阵超分辨率成像系统的扫描成像模型,深入分析了影响双线阵成像质量的因素。其次建立了双线阵扫描成像系统的图像重构模型,并结合扫描成像模型,分析了论文成像方法中影响重构质量的因素及图像特性,并对模型进行了优化。进而结合双线阵超分辨率成像特点,对基于角谱理论的衍射恢复算法进行了改进。基于以上模型,本文搭建了双线阵超分辨率细胞扫描图像采集系统,设计了二维聚焦的微流控芯片,完成了微球、红细胞和白细胞的采集实验,并利用扫描图像重构模型对采集的图像数据进行了超分辨率重构。针对样品流动时流体扰动带来的细胞速度不均匀现象,通过计算细胞流过线阵的多组瞬时速度,改进了扫描图像重构算法,提高了成像效果。最后基于嵌入式系统设计并实现了双线阵超分辨率成像系统,其中小型化采集装置的尺寸为49.40 × 49.40 × 78.55mm3。圆形和条形图案的仿真结果表明,双线阵超分辨率成像系统的空间分辨率相比面阵系统至少提升了2.8倍,并且结构相似性和峰值信噪比均有5%-15%的提升。20μm微球、红细胞以及白细胞的测试结果表明,双线阵超分辨率成像系统相比面阵成像系统的微球直径误差仅为2.04%,并且细胞的特征更多、更明显。因此,本文基于双线阵图像传感器的无透镜超分辨率成像系统具有可行性、有效性和准确性。