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光学显微镜是人类历史上最重要的发明之一，从诞生以来就在生物医学领域具有广泛的应用需求，例如在病理检测分析、细胞形态观测、细胞分化方面发挥着重要作用，推动着科学发展的进步。但是传统的光学显微镜有两个显著缺陷:第一，受限于显微物镜数值孔径的大小，能达到的分辨率极其有限，而且要获得较高的分辨率就必须牺牲观察视场，限制了一部分较大视场观察的应用。第二，只能得到样品的强度像，这意味着对于透明组织或者细胞，传统的光学显微镜就无法发挥作用。而其他的例如差分相衬显微镜、数字全息显微镜等相衬显微镜不仅造价昂贵，光路复杂，且对光源的相干性要求较高，因此在生物医学等相衬成像领域迫切需要一种低成本、光路简单、使用方便的相衬显微成像方法。傅里叶叠层显微成像方法(Fourier Ptychographic Microscopy,FPM)不需要移动样品，而是在传统光学显微镜的基础上加入一个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)阵列提供多角度照明来产生多幅衍射图，因此有效的规避了机械扫描造成的迟滞效应和回程误差。FPM因其大视场、无需标记样品、长景深、长工作距离、高分辨率成像、不丢失相位信息等优势，已在量化相位显微成像、三维成像、高速体外活细胞成像、荧光显微成像等领域得到验证并开始应用。本论文主要针对傅里叶叠层成像的频谱交叠率开展了理论和实验研究，主要内容如下: 开展了对傅里叶叠层显微成像频谱交叠率的仿真研究。给出了频谱面积交叠率的定义，推导出了计算方法和影响因素;通过仿真模拟得到了倾斜光照明下频谱交叠率呈现中心低频部分交叠率低而边缘高频部分交叠率高的分布特性;利用仿真定量分析了不同频谱交叠率对傅里叶叠层成像重建精度和收敛速度的影响，并通过多种评价函数定量分析了频谱交叠率对重建质量的影响，得出了实验最佳交叠率为60％左右。 提出了一种双高度照明的傅里叶叠层成像方法，首先给出了双高度照明的傅里叶叠层显微成像原理，并通过仿真验证了其可行性;研究了照明高度比对重建精度的影响;提出了针对双高度照明傅里叶叠层显微成像的双高度混合重建算法，比较了传统的顺序傅里叶叠层成像算法和双高度混合重建算法的优缺点，通过仿真验证了双高度照明方法存在收敛速度快、重建精度高的优势。提出了针对双高度照明的傅里叶叠层显微成像的强度校正方法并应用于实验数据的处理中。 最后基于BX51奥林巴斯显微镜搭建了一套双高度照明傅里叶叠层显微成像实验系统;使用C语言编程控制的单片机控制LED阵列与LabVIEW编程的CMOS相机结合完成实验数据的采集;最后通过将双高度照明下记录的低分辨率强度图在频域合成得到了美国空军USAF1951分辨率板样品的高分辨率复振幅。实验结果表明，在保持4×显微物镜视场不变的情况下使用该方法将成像系统的分辨率从5.52μm提高到了1.5μm，同时得到了样品的相位像，证明了提出的双高度照明傅里叶叠层显微成像方法的有效性。