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数字全息显微术是将数字全息术及显微成像技术结合的一门技术。它能够利用图像传感元件记录经过物体的衍射光波与参考光波干涉所形成的强度图样，并运用计算机技术快速准确地重构出微小物体振幅及相位信息，具有高精度、高分辨率、全视场和非接触等优点，在光学微纳成像检测、生物医学、精密测量等诸多领域中都有广阔的应用前景。 在对全息图进行数值重构的过程中，当光经过物体产生的光程差大于记录波长时，所得物体相位是包裹状态的，需要对其进行解包裹运算以获得正确相位分布。近年来，多波长数字全息术作为一种扩展测量量程，避免解包裹运算的测量手段，得到了多个研究小组的重视和深入研究，在光路系统设计和算法上都有所改进。 本论文的研究目的是搭建一套可行的双波长数字全息显微系统，通过模拟验证其可行性，将此系统应用于螺旋相位板、水渍、细胞等微小物体的相位测量，获得良好的实验结果，并分析系统存在的噪声放大等问题及其解决方法，对测量误差进行评估分析。论文主要工作分为以下几个部分: (1)总结了数字全息术的发展动态和双波长数字全息术的原理，搭建了一套双波长相移数字全息显微系统，该方法扩展量程的同时运算简便，耗时少，同时能精确恢复物体相位; (2)通过数值模拟和实验验证了系统的可行性，实验上运用多次曝光法分别采集两个波长的全息图，实现了对不同物体的双波长相移数字全息显微成像测量，所得物体合成波长相位与单波长下测得相位相比有较好一致性，并且在不解包的同时保留了更多的细节; (3)提出一种基于彩色CCD的双波长相移数字全息显微系统，从彩色全息图中分别提取两波长干涉图用于计算。在设计的实验中分析了人体Jurkat细胞（外周血白血病T细胞）受药物刺激凋亡过程中的相位变化，为生物检测分析提供了一种有效手段; (4)分析双波长数字全息术在实验系统及算法上带来的误差，运用滤波算法对实验结果进行处理，降低噪声干扰。