彩色数字影像设备所拍摄图片的质量与过去相比已经有了很大的提高。这不仅和CCD、CMOS等图像传感器本身性能的改善有关,还和图像处理器越来越强大的处理能力有关。如美国德州仪器、台湾太欣等公司生产的图像DSP芯片,其输出的图像具有非常好的效果。图像信息处理中,将传感器输出的RAW图像转换成彩色图像的过程又叫彩色图像流水线,这个过程设计的好坏,直接决定了输出彩色图像的质量。本文旨在研究彩色图像流水线的设计,并将其应用于数字显微镜系统中,以获得高质量的彩色显微图像。这样,在具有良好视觉效果的同时,也为后期的图像处理与分析作好了准备。目前,彩色图像流水线的研究大都集中于数码相机与摄像机,而很少有显微镜方面的相关研究。本文在理论研究的基础上,充分考虑了显微镜自身的特点,首次独立构建了适合于数字显微镜系统的彩色图像流水线方案,并对这一流水线方案中的重要环节如调光控制、白平衡、去马赛克、颜色校正等作了详细的讨论。最后,在由生物显微镜、CMOS电子目镜以及计算机组成的实验平台上,本文实现并优化了这一流水线设计方案,采集得到的显微图像颜色逼真,并且很好地满足了实时性的要求。论文还特别针对显微图像处理与分析中的几个应用,设计并实现了荧光免疫分析中常用的荧光图像合成,以及细胞分割与特征提取等完整的算法,为进一步深入研究打下了良好的基础。