菲涅耳非相干相关全息（Fresnel incoherent correlation holography,FINCH）成像系统利用非相干光完成全息记录,然后干涉图案在计算机上被重建。传统的FINCH系统具有超分辨率的成像特性,但是其再现像中存在孪生像和零级项的干扰。利用三步相移技术对全息图线性叠加后才能被重建出清晰的像,这意味着多次拍摄的对象几乎处于静止状态,不适合活细胞和动态物体的实时成像。为了提高记录速度,在重建过程中引入了二步相移技术,可是该方法不能去除干扰项,再现像质量差。随着人们对成像速度的追求,单次曝光技术成为全息技术的一个研究热点。本文的研究重点是基于二次拍摄,提出改善再现像的主要成像特性的方案和在显微系统中实现单次曝光技术。（1）成像分辨率研究。本文提出两种方法提高分辨率:二步优化算法和离散小波变换。根据干涉理论推导二步优化算法,实验结果证明了优化算法不仅可以提高重建图像的分辨率,而且可以省去重建算法的过程。第二个方案是利用离散小波变换的相关理论实现目的,经过实验证明这种滤波方式也可以提高分辨率。（2）成像质量研究。噪声一直是影响成像质量的主要因素。本文在传统二步相移技术基础上介绍了两种去噪技术。根据背景相减法理论,对一系列的实验数据绘制对应的曲面网格图,并且进行客观评价,证明该方法能够有效去除环境噪声。然后根据自适应空间平均的概念和表达式找到本实验系统中的最佳合并像素数,将实验结果与常用的滤波算法进行对比证明它的有效性。（3）单次曝光技术在FINCH显微系统中的应用。通过对不同物体的模拟仿真研究二步相移技术的适用物体,说明二步相移技术在显微系统具有优越性。基于文章的理论部分用数据表明背景相减法在单次曝光FINCH显微成像系统中的作用。然后分析分辨率和视场问题。最后对洋葱上表皮细胞进行实时记录,用实验证明本文所研究的基于FINCH显微系统的单次曝光方法的可行性。