数字全息是传统光学全息术、计算机技术及光电探测技术相结合的产物，具有快速、实时、全视场、非接触和定量相衬成像的优势。和传统的全息记录材料相比，数字全息用光电图像传感器(CCD或CMOS）代替传统的湿化学处理来实现对全息图的记录。但由于光电图像传感器的感光面积较小，而像素尺寸较大，导致全息图的数值孔径有限，一方面使得再现像的边缘出现了高频强度和相位起伏，降低图像再现质量，另一方面极大限制了数字全息成像系统的分辨率。传统的提高分辨率的方法往往无法满足实际检测视场的需求，目前研究较多的是利用空间复用、多光束照明或光栅把物体不同空频成分的全息图收集起来实现超分辨率成像，即超分辨率数字全息成像技术。该方法结合信息光学成像理论从光路的数值孔径出发提高系统成像分辨率，更易于满足实际应用需求。本文系统分析了超分辨率成像方法的国内外研究现状，基于数字全息成像基本原理，实现了基于振幅型光栅的超分辨率数字全息成像，主要内容如下：1、针对数字全息图边缘衍射效应对再现像的影响，本文采用了切趾滤波技术对全息图进行预处理。首先搭建了离轴无透镜傅里叶变换数字全息系统对标准相位光栅进行测量，全息图分别用Tukey窗函数、Hanning窗函数和Blackman窗函数进行切趾预处理，其次对切趾后的全息图进行单次快速傅里叶逆变换实现数值再现，采用两步相位相减法校正相位畸变，利用最小二乘法获得解包裹相位图。最后将得到的切趾测量结果与由白光干涉仪检测的数据比较，结果证明了在相位光栅的相衬成像中，采用Blackman窗函数对全息图切趾预处理比采用其他两个函数具有更好的抑制效果。2、对基于振幅型光栅的超分辨率成像方法进行了理论和仿真研究。该方法是在全息记录装置中将透射式空间光调制器(Spatial Light Modulator) SLM放置到物体和CCD之间，加载不同周期的余弦型振幅光栅。通过光栅的衍射作用使原本落在CCD之外的物光波发生偏转，从而使CCD能够收集到更多的高频信息。通过选择合适的光栅周期和记录距离，可以将与光栅三个衍射级次对应的三个子全息图同时记录到一幅全息图中，采用菲涅尔衍射传播再现，最终实现超分辨率成像。本文首先对振幅型光栅的超分辨率成像系统的点扩散函数做了理论分析，其次以分辨率板为物体做了基于振幅型光栅的超分辨率数字全息成像仿真，并与传统离轴无透镜傅里叶变换系统的仿真结果作对比，结果表明系统分辨率从55.7μm提高到了31.3μm。3、分别搭建了传统的无透镜傅里叶变换系统和基于SLM的超分辨率数字全息系统，对基于振幅型光栅的超分辨率成像方法进行实验验证。在相同的记录条件下对分辨率板进行成像，结果显示系统的横向分辨率从62.5μm提高到了31.3μm，实验表明该超分辨率成像方法可以大幅度提高系统的分辨率。该方法通过灵活控制振幅型SLM实现光栅功能，记录单幅全息图实现超分辨率成像，具有成像光路简单，对实验装置稳定性要求低等特点。由此可见，基于振幅型光栅的超分辨率成像方法更易于满足实际应用需求，具有广阔的应用前景。