随着现代显微镜技术的快速蓬勃发展，使用全内反射荧光显微镜（Total InternalReflection Fluorescence Microscopy，TIRFM）能观察并记录活细胞内纳米级的囊泡的运动和各种状态变换，同时使用图像处理的工程方法对这些动态过程进行分析，从而得到对生物生理过程和现象更深入透彻的解释。本研究首先利用TIRFM技术拍摄PC12细胞内囊泡的图像，然后利用计算机进行的定量分析与处理，为细胞物质转运机制的研究提供客观依据。　　 本研究对活细胞内大量囊泡的序列图像进行了处理与分析。首先对几十幅序列图像进行预处理，消除了噪声为下面的图像分析作准备。其次，本研究不仅识别和跟踪了囊泡的运动，而且研究了特征点识别方法--使用高斯点扩散函数重构出囊泡内荧光团的分布参数，从而得到每幅图中各个囊泡的位置信息。接着，按照基于图论的最优匹配算法，在每个点的邻域内搜索，连接序列图像之间的囊泡，描绘出此囊泡的运动轨迹，达到多轨迹跟踪的目的，另外也能计算出各种运动物理参数。同时利用高斯混合模型（Gaussian Mixture Model）和最大期望（Maximum Expectation，EM）算法，从一个荧光簇中重建出各个独立荧光点的参数。最后，在跟踪过程中引入卡尔曼滤波，减少了搜索的范围，从而有效地避免了背景噪声以及虚假噪声的干扰等。通过应用于实际数据，可以验证以上算法都能得到比较满意的结果，这将有助于生物生理方面研究。