显微成像可以直观地展现微观世界,对自然科学和生命科学具有重大意义。无透镜显微成像是一种不需要使用光学镜头就可以观测微观物体的成像技术。与传统光学显微镜相比,无透镜显微成像不受光学镜头空间带宽积的限制,结合重构算法可以同时实现大视场和高分辨率成像。此外,无透镜显微成像系统仅由光源和图像传感器组成,具有结构简单、体积小巧、成本低廉和方便携带等优点。然而,稠密样本的孪生像相互交叉干扰,是目前无透镜全息显微成像中突出的难点问题。针对稠密样本成像质量差的问题,本文开展了散斑叠层扫描无透镜显微成像方法研究。研究了散斑叠层扫描无透镜显微成像正向模型与重构算法。在无透镜显微成像系统中添加散射片来对样本光场信息进行调制,并通过低成本的二维位移台携带散射片在平行于样本平面进行移动,在图像传感器上形成叠层衍射强度图像。设计了散斑叠层扫描图像重构算法,利用叠层衍射强度图像序列可以恢复出样本的高分辨率复振幅信息。此外,研究了散斑相关法准确计算出衍射强度图像间散斑的移动量,解决了低成本二维位移台重复性差、定位精度低的问题。开展了散斑叠层扫描无透镜显微成像仿真实验。从正向传播过程和相位重构过程两方面来对散斑叠层扫描无透镜显微成像正向模型进行仿真,仿真验证了散斑叠层扫描无透镜显微成像系统对稠密样本成像的可行性,详细分析了重构算法中关键参数对重构结果的影响,主要包括散斑扫描次数、散斑移动步长、散斑估计和随机高斯白噪声等因素对重构图像质量的影响,以仿真实验为依托为研制实验装置提供技术支撑。研制了散斑叠层扫描无透镜显微成像实验装置,使用肠癌生物样本、子宫颈腺癌生物样本、子宫颈鳞癌生物样本、子宫颈切片生物样本、精巢生物样本、平滑肌切片（肠）生物样本以及厚度不均匀的单双子叶植物茎横切生物样本开展了散斑叠层扫描无透镜显微成像实验。分析了散斑扫描次数和散斑估计对重构结果的影响,实现了0.25NA光学显微镜成像质量和7.4mm×5.55mm成像视场,该装置的成像视场是0.25NA光学显微镜视场的43倍,同时在对厚度不均匀的样本进行重聚焦成像时可以在50μm的轴向间隔距离上得到清晰的重聚焦结果。实验结果表明,散斑叠层扫描无透镜显微成像方法利用廉价的光学器件和成像重构算法相结合的方式对稠密样本实现了大视场和高分辨率成像,成像重构算法取代了复杂的光学镜头,具有结构紧凑、低成本和便携式等优点,在外场或偏远地区进行现场化、即时化检测有着天然的优势和广阔的发展前景。