随着我国航运事业的发展,船舶压载水中微生物跨区域传播的危害问题也越来越严重,因此对海洋中的微藻进行成像与检测具有重要的意义。传统的成像及检测设备存在体积大、价格昂贵、需要较高的操作水平、无法进行现场检测等缺点。为了实现压载水中微藻的成像与检测,本文设计了一种同轴无透镜数字全息微颗粒成像系统。该系统实现了微颗粒的成像,获得了微颗粒的三维形貌及三维尺寸,并通过对海水中扁藻的成像证明了该系统可用于海洋微藻的成像及活性检测。本文的主要工作有:(1)从标量衍射理论出发分析了同轴无透镜数字全息微颗粒成像系统中光源波长、小孔直径、光源到样品的距离以及样品的记录距离等参数,推导了各参数之间的关系。在设计同轴无透镜数字全息成像系统时,可按照它们之间的关系得出成像系统各部分的最佳搭配。(2)设计了同轴无透镜数字全息微颗粒成像系统。该系统利用部分相干光源LED作为全息干涉的光源,通过耦合小孔增加部分相干光源的相干性,以盖玻片为平台,利用去除透镜的CMOS图像传感器获得了微颗粒的同轴全息图。(3)对比分析了菲涅尔积分变换、菲涅尔卷积及角谱重建算法,得到了不同重建算法的适用范围,并推导了利用角谱重建算法时的再现距离的计算公式。(4)利用共轭像消除算法获得了消除了共轭实像的同轴全息再现像,并利用解包裹算法获得了微颗粒的真实相位,重建了微颗粒的三维形貌并获得了微颗粒三维尺寸。(5)拍摄了海水中扁藻的全息图,重建了扁藻的再现像,消除了扁藻再现像的共轭像,并恢复了扁藻的三维形貌。最后将扁藻的相位信息与显微镜下的扁藻图像作对比,对扁藻的活性进行了判断,证明了该系统不仅可以获得微藻的三维信息,也可以用于海洋中微藻活性的检测。