为了能够同时处理含有较强噪声和欠采样区域的包裹相位图，对基于快速傅里叶变换的4种典型相位解包裹算法的速度、准确性及适用范围等相关问题进行了深入的研究，并且通过计算机模拟分析了该类算法中的4种经典算法的抗噪能力和处理含有欠采样情况的能力。结果表明，对于含有强噪声的数据，基于四次快速傅里叶变换算法的效果最好，基于横向剪切干涉和傅里叶变换相结合的算法效果最差；对于含有欠采样的数据，基于横向剪切干涉和傅里叶变换相结合的算法效果最好，基于四次快速傅里叶变换算法次之；对同时含有噪声和欠采样区域的实验数据，基于四次快速傅里叶变换的相位解包裹算法精度最高。

利用四种常见算法对由球面参考光像面数字全息显微术得到的中药饮片海金沙细胞的包裹相位图进行了相位解包裹。结果表明：基于离散余弦的最小二乘算法和预条件共轭梯度算法会使欠采样区域的误差进行传递，使得解包裹相位产生较大误差; 质量图导向路径跟踪算法由于未识别残差点，导致出现“拉线”或者“孤岛”区域，而且处理速度很慢; 基于横向剪切干涉的最小二乘算法处理欠采样包裹相位图的效果最好，而且处理速度较快。

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度，对已有的一种算法进行多方面改进，采取区域不等分措施，使得区域信息完整、准确再现；针对不同区域的噪声及欠采样情况，分别采取不同的相位展开算法；对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证，结果表明，改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开，也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。

细胞三维定量成像为中药饮片显微鉴别提供了新方法。为了提高数字全息显微成像质量，采用理论分析与实验验证相结合的方法，对球面参考光像面数字全息显微术的记录和再现过程进行了研究，提出了利用标准分辨率测试板对系统放大倍数、物距等参数进行标定的方法；并利用实验结果对两种常见的相位解包裹方法进行了对比。结果表明：球面参考光像面数字全息图不仅具有较高的信息容量，而且再现过程非常简单，还可以在记录过程中实时观察被记录样品的情况，并选择恰当的被记录区域。利用美国空军分辨率测试板的强度再现像就可以对全息成像系统的放大倍数等参数进行精确标定；利用基于横向剪切的最小二乘解包裹方法可以得到具有较大纵深细胞的准确相位；采取边缘识别技术，可以提高细胞再现像显示效果。