在光声内窥成像中，不均匀或不稳定的照明，以及生物组织的复杂光学特性均会导致成像平面内光通量分布不均匀，从而造成重建图像质量和成像深度的下降。提出了一种校正光通量变化的定量光声内窥成像方法，对光吸收能量分布进行稀疏分解，采用贪婪算法重构得到光吸收系数和光通量的稀疏表示，并通过稀疏矩阵分解实现光吸收系数与光通量分布的联合重建。仿真和体模实验结果表明，与一步法和基于模型的定量重建方法相比，采用所提方法估算光吸收系数的均方根误差（RMSE）可降低约48%，重建图像的归一化平均绝对距离（NMSAD）和结构相似度（SSIM）可分别降低约25%和提高约24%。与其他校正光通量的重建算法相比，所提方法估计光吸收系数的RMSE可降低约22%、NMSAD可降低约20%、SSIM可提高约10%。

折射率是生物样本最重要的光学属性，经常作为内源性“标记物”进行无标记定量成像。虽然通过测量光程差获取相位信息的传统定量相位成像方法已被广泛研究，然而其获取的相位结果是样本折射率与厚度的耦合产物，无法重建三维形态学信息。近年来，以光学投影层析方法为开端，研究人员率先开启了以三维折射率定量成像为目标的形态学特征重建方法研究。然而光学投影层析方法未考虑衍射效应，导致其精度不足。为解决该问题，基于散射反演求解的光学衍射层析技术应运而生，并在无标记生物三维成像方面展现出巨大的潜力。本文锁定生物折射率三维无标记定量成像研究，聚焦光学投影层析和光学衍射层析两种方法的发展历程，从正向测量模型、反演算法以及实现方法三方面进行综述，并对该研究未来的工作进行展望。

因灵敏性高、无损伤和测量速度快等特性,基于3-cube的荧光能量共振转移(E-FRET)显微成像术是目前最流行的活细胞定量FRET成像技术。为了实现活细胞在线实时FRET定量成像,首先提出了一种细胞图像背景自动识别与图像阈值设定的方法:逐像素统计灰度值出现的次数,第1个峰值处的灰度值确定为背景值;将背景值的β(经验常数)倍设为阈值,将扣除背景的供体激发供体探测通道图像和受体激发受体探测通道图像再次扣除阈值,负值置零后进行逻辑与运算制作用于数据筛选的布尔逻辑模板,并将其用于FRET效率和供受体浓度比的数据筛选。利用所提出的方法对转染了不同FRET质粒的细胞进行活细胞在线动态定量E-FRET成像,得到了与期望值一致的测量结果。

近年来，定量相位成像技术在生物组织及细胞成像方面受到广泛的运用。定量成像技术最初采用的光源主要为激光和超发光二极管，如今主要采用白光成像，它可以克服散斑的影响，提高轴向分辨率。介绍了低相干测量技术相关原理，利用16 阶二元相位光栅衍射的方法实现了对Holoeye Pluto 数字电寻址式液晶空间光调制器(SLM)绿光伽马校正，从而得到了相位与灰度之间的线性关系。搭建实验装置，在同一光路中完成伽马校正与定量成像。计算出奥林巴斯的20×物镜相衬环的实际大小，制作相位分别为0，π/2 ，π 和3π/2 的相位环光栅。加载相位环光栅到液晶空间光调制器上完成对散射光的相位调制。确认了绿光可运用于空间干涉显微(SLIM)调制，并初步实现了SLIM观察，对今后SLIM 研究具有一定的意义。

对复合组分材料的应用和需求日益广泛，但如何精确地测量其定量结构信息仍是一个亟待解决的难题。建立了复合组分结构模型，利用X射线同轴相衬成像和相位恢复方法，分别进行了计算机模拟和实验研究，系统地分析了复合组分材料不同的密度差异对X射线相衬成像和相位恢复精度的影响以及噪声对定量相位恢复的影响。实验结果表明，利用X射线定量相衬成像技术可以实现复合组分材料的无损清晰分辨和精确测量，这在材料科学尤其是复合组分材料的制备，如多层核聚变靶丸，以及生物医学应用，特别是在血管成像的应用方面，都会发挥很好的作用。