随着新冠病毒在全球的大流行,对核酸检测技术的需求日益增加。数字聚合酶链式反应（Digital Polymerase Chain Reaction,d PCR）因具有高精度和免校准的优点,近年来在遗传物质定量分析方面发挥重要作用。在对扩增后的信号进行处理及定量分析中,荧光图像处理结果决定了数字PCR绝对定量的可靠性。然而,传统的荧光图像处理方法对芯片结构、光照均匀性要求较高,难以满足受不均匀光照和噪声干扰的数字PCR荧光图像的处理需求。鉴于上述问题,为了获得准确可靠的数字PCR荧光图像处理方案,本文重点对芯片式数字PCR荧光图像处理算法展开了研究,同时还探讨了数字PCR技术的数学基础,为荧光图像分析结果提供理论参考。本文主要研究内容和创新点总结如下:1.设计了基于自适应高斯尺度空间的背景差法。该算法结合了尺度空间和灰度共生矩阵理论,实现了光照不均匀数字PCR荧光图像自动增强的效果。在预处理阶段有效提升了数字PCR荧光图像的对比度,为后续图像处理的准确度提供了保障。2.设计了两阶段数字PCR荧光图像分割算法。针对传统荧光图像分析法难以快速准确地处理光照不均匀数字PCR荧光图像的问题,提出一种两阶段自动阈值法用于数字PCR荧光图像的分割。初始分割执行Otsu算法,然后对初始分割不完全区域采用PWOTSU（Peak-Weaken Otsu Method,PWOTSU）法进行区域后处理,该方法极大地提高了光照不均匀区域的分割准确度。实验结果表明,与几种主流分割算法相比,所提方法显著提高了不均匀光照影响下的高通量数字PCR荧光图像的分割准确度和鲁棒性。3.设计了荧光图像识别算法和芯片式数字PCR荧光图像分析平台。首先,根据分割图像中反应单元的特点,设计了基于分类处理思想的有效反应单元识别算法,并结合非刚性配准完成多通道荧光信号提取,有效提升了数字PCR荧光图像数据提取的准确性。其次,探讨了基于泊松分布模型的数字PCR技术的数学原理和定量特性。最后,开发了芯片式数字PCR荧光图像分析平台,实现了数字PCR荧光图像处理及后期数据定量分析功能,具有作为数字PCR芯片阅读仪中荧光图像分析的应用潜力。