双光子显微术因其特别的优点—较低的光漂白与光损伤、较佳的成像对比度以及较深的成像深度,已成为当今生物光学成像的重要技术。本文介绍了双光子成像技术的原理,基于双光子激光扫描共聚焦显微成装置,针对人体鼻咽细胞以及胶原纤维的双光子显微图像,进行了图像处理的实验研究,主要包括鼻咽细胞核分割和鼻咽胶原纤维纹理分析两个部分。在鼻咽细胞核分割中,采用噪声干扰法进行去噪,采用低帽的变换等的数学形态学来增强鼻咽细胞图像,使细胞更加容易分辨。接着对几种经典边缘检测算法进行讨论比较,并根据鼻咽双光子显微图像的实际特征,采取腐蚀算法相结合求出鼻咽细胞边缘。然后进行区域生长定位细胞,采用改进的判别分析算法和区域面积算法对鼻咽细胞进行阈值分割,获得较好结果。对于鼻咽胶原纤维的纹理,首先根据胶原纤维的病理确定出形状、密度、边缘方向等多个可以区分正常鼻咽组织和病变鼻咽组织的特征,而后根据相应特征的提取算法提取各个特征,并用Tamura等算法对提取的特征进行了分析。对福建医科大学附属协和医院提供的10多例双光子显微图像进行分析,结果表明这些特征能够有效地区分正常鼻咽组织和病变鼻咽组织,为医生诊断和治疗此类鼻咽疾病提供科学依据。在文章的最后,作者尝试提出的一种用于图像自动分割的算法。首先通过目标检测算法,确定目标的大致内部和背景区域；然后利用高斯混合模型建立其内部和背景区域的模型；最后迭代地运用图切分算法准确地分割出需要的目标。