细胞是生命有机体构成和生命活动的基本组成单位。生物细胞具有着复杂多变的形态结构，同时其功能也是多种多样各司其职。在生物医学领域，对疾病的产生机制的研究，疾病的诊断，对治疗效果的评估等方面都需要对细胞形态结构特征进行成像识别。由于光学检测方法具有着快速高效，非侵入，无损伤，可定量测量等优势，使得其受到广大研究者的关注与青睐。特别是数字全息相位显微技术，在近十年中，发展势头强劲。然而数字全息相位显微技术仅对生物细胞样品单方向照明成像，无法获得准确的三维形态结构成像。层析技术与数字全息相位显微技术的结合，使生物细胞三维形态结构及其亚结构成像的研究进入了全新的阶段。　　本文在系统阅读分析数字全息相位显微和层析相位显微技术的相关文献的基础上，对数字全息相位显微系统的光路特征，稳定性，采样速度，采样带宽等方面做了对比分析，并对目前层析相位显微技术的样品多角度照射手段做了深入的研究。以此为基础，提出双光路全息相位显微成像设计方案，并通过验证实验对方案可行性进行验证。　　本文对均质生物细胞与非均质生物细胞进行了正交相位成像的应用仿真实验研究。针对均质细胞，建立了血红细胞的仿真模型，完成其正交相位重建成像。并进一步引入噪声，研究噪声对重建结果的影响。引入噪声后，通过对比误差分析，验证了本应用仿真实验研究在实际实验条件下仍能适用。在对非均质细胞的应用仿真实验研究中，基于人双核淋巴细胞和双核粒细胞的结构特征，建立双核细胞的仿真模型。对其进行正交相位成像仿真实验，成像结果对双核细胞外胞及亚细胞形态结构有着较好的效果，并通过客观的误差分析，验证了该应用仿真实验的有效性。　　本文对数字全息相位光路实验做了基础性的工作，为后续实验的开展打下良好的基础;拓展了正交相位显微成像应用仿真实验研究，所得到的研究结果对生物细胞形态结构的重建有良好的应用价值与潜力，并对更加深入的研究探索提供了好的研究思路。