目前,针对活性生物样品检测,通常采用宽场荧光超分辨成像技术。但是传统的宽场荧光超分辨技术受到了光学系统成像衍射极限的限制,通常只能达到探测光波长的二分之一。此外现有宽场荧光超分辨技术通常需要上万张原始图像集,原始图像利用率较低。同时在实际应用中,光学实验系统受到的扰动较多,图像集信噪比低,现有宽场荧光超分辨技术抗噪能力较差。因此,如何解决现有宽场荧光超分辨技术分辨力提升有限、图像利用率低、抗噪性能差的问题是光学测量领域需要解决的一个重要问题。本课题针对宽场荧光超分辨问题,提出了一种基于光学闪烁的稀疏重构显微成像方法,该方法能够有效抑制包括散粒噪声在内的背景噪声,提升原始图像利用率并实现超分辨成像。本课题深入研究了现有基于闪烁样品的超分辨成像方法,包括超分辨光学闪烁成像、随机光学重建显微技术、稀疏贝叶斯重构,探究三种方法在抗噪能力、成像速度及成像分辨力方面的特性,对其加以改进,并通过宽场显微实验系统测试了基于光学闪烁的稀疏重构显微方法的成像分辨力。本课题主要研究内容如下:(1)为研究现有基于光学闪烁的超分辨显微成像技术,如超分辨光学闪烁成像、随机光学重建显微技术、稀疏贝叶斯重构,在抗噪能力、横向分辨力提升、图像处理速度方面的表现。分析影响三种方法成像性能的参数,包括闪烁样品的分布密度、闪烁样品的占空比、成像系统信噪比、系统点扩散函数尺寸等因素。(2)提出基于光学闪烁的稀疏重构显微成像方法,并对该方法进行了理论分析及仿真验证。该方法是一种原始图像利用率高,抗噪性能强的超分辨成像方法。(3)建立显微图像采集系统,搭建宽场荧光超分辨成像系统实验平台,并对数据进行分析处理。在数值孔径为0.65,荧光发射波长为633nm时,采用均衡化空间交互超分辨光学闪烁成像方法,能够抑制背景噪声,在4阶情况下获得2.6倍于宽场显微成像方法的横向分辨力。采用随机光学重建显微技术方法在粒子稀疏区域可以获得7.4倍于宽场显微成像方法的横向分辨力。采用稀疏贝叶斯重构方法在粒子稀疏区域可以获得5.1倍于宽场显微成像方法的横向分辨力。采用基于光学闪烁的稀疏重构显微方法可以有效降低原始图像噪声的影响,提升原始图像利用率,最终可以获得78nm的横向分辨力,达到普通宽场分辨力的7.6倍。