人类对微观世界的探索从来没有停止过,作为认识微观世界的显微成像技术也在发生着日新月异的变化,其中傅里叶叠层成像就是近几年发展起来的一种新型提高分辨率的成像技术,通过采集多个角度照明下的样本信息,运用合成孔径和相位恢复算法实现大视场范围的高分辨率成像。该成像技术突破了传统成像方法中视场范围与成像分辨率之间的矛盾制约关系,而且实验装置相对简单,仅利用一组LED阵列照明即可实现。该方法在细胞成像、荧光显微成像、相位显微成像、数字全息等领域的应用具有十分重要的意义。本文围绕着傅里叶叠层成像技术展开研究,主要工作包括两个部分:第一,对傅里叶叠层成像基本原理和成像性能展开分析。通过模拟仿真分析了傅里叶叠层成像在相位恢复过程中的迭代顺序、相邻子孔径频谱重叠率和不同角度光强变化对成像结果的影响,确定了系统实现最佳恢复结果的性能参数,并在分析的基础上,搭建了傅里叶叠层成像实验系统,完成了大视场范围的高分辨率成像实验。第二,对实验中LED阵列位置误差给重建结果带来的影响展开分析,提出了一种基于视觉辅助定位的傅里叶叠层成像方法。通过在传统傅里叶叠层成像系统中添加视觉辅助相机可以实现LED的空间三维标定,但由于实验中傅里叶叠层成像的视场与视觉辅助相机的视场不同,相机坐标系下的LED空间三维坐标不能直接转换到物平面坐标系下。为此采用在分辨率板上贴圆形标志点的方法实现了LED照明光源与物平面之间的位置标定。这样得到的位置参数能够避免传统实验中LED阵列的手动对准调节和后期的算法补偿。最后利用标定出的位置参数进行傅里叶叠层成像实验,分别用标准分辨率板和人血细胞作为实验样品,得到了比传统傅里叶叠层成像方法更好的实验结果,同时也验证了本文提出方法的可靠性和有效性。