细胞内液‐液相分离现象与细胞内的多种生物过程有关，分析研究相分离的现象及机理可为调控细胞生理过程和药物研发提供参考和策略。相位成像技术因在无色透明物体的非接触、免标记定量化观测方面具有巨大优势而被用于液‐液相分离的研究中；但是，在该技术中，样本厚度与其折射率耦合一起，形态分布需经相应算法反演获得，其分析效率较大程度上取决于数据采集量、计算处理时间和精度等。为满足生命科学研究领域对实时获取相分离凝聚物形态信息的需求，本文提出了一种仅需两幅相位图的三维形态快速反演方法，相应设计了一种由单个图像传感器实现双路光信息采集的干涉相位成像系统。提出的形态重构算法对数据采集要求宽泛，通过布置控制点，运用数学变换解算其沿两个非正交方向投影的平面像素坐标与其三维空间坐标的映射关系，由此计算反演得到像素点对应的三维坐标从而实现凝聚物形态的分离重建。

细胞是有机体结构与生命活动的基本单位，其形态结构往往与功能状态相匹配，因而细胞的形态是生命科学的重要研究内容，对临床医学诊断也有着重要的意义。定量相位成像技术作为一种强大的无损、无标记成像工具，可为定量评估细胞提供重要的生物、物理特性信息。提供的相位图虽携带了样品内部结构信息，但样品厚度与折射率耦合在相位数据中，需要借助算法对相位数据进行解耦，才能重建样品的三维形态。提出了基于两路正交的双波长相位信息重建多介质相位体三维形态的方法。以有核生物细胞为例，利用该方法对样本的两幅同方向双波长相位图按亚结构分布进行区域划分，对应解析不同区域内参考点的相位值，提取出胞质折射率及其沿入射光方向的厚度分布，据此分离胞质和胞核各自引起的相位；进一步联合正交方向的相位图，获取胞核中参考点在对应方向上的物理厚度，并相继计算出胞核的平均折射率和胞核整体厚度分布，从而利用两个正交方向的三幅相位图重建出样品的三维形态。