三维成像技术在当代社会应用广泛,在信息和生命科学领域中尤为突出。物体的三维信息对于人们正确认识和探知其结构、三维形貌等具有重要意义。随着近年科学技术水平的飞速发展,人们对提取物体三维信息的能力的需求也日益增长。现代三维成像也逐步向着高分辨、记录彩色图像、动态成像的趋势不断发展,对传统三维成像技术不断提出了新的挑战。近年来,人们相继开发出许多全新的三维成像技术,其中包括全息术、激光扫描共聚焦显微镜、光学相干层析术等。而在这之中,数字全息技术由于其自身独特的成像特点和优势,被广泛应用于各种三维成像领域中。由于数字全息技术可以重建记录面的光场复振幅,并通过数值衍射传播到待测物体平面,从而获得物体表面的光场分布。但是对于高透过率的弱散射型样品,传统数字全息术不能实现对物体不同深度进行层析成像,而近年来新发展的多种数字全息三维成像技术都或多或少的存在结构复杂、成像速度慢的缺点。因此,为了克服目前数字全息三维成像技术中上述的诸多劣势,本文设计提出了一种与传统三维成像技术原理完全不同的透射式K空间变换三维成像方法,仅需单波长照明和一维方向运动扫描即可实现对三维物体的层析成像,极大简化了光学系统结构并且显著加快了成像速度。本文提出的透射式K空间变换三维成像技术利用片状照明光对物体进行照明,引入参考光和物体透射光波进行干涉并记录离轴全息图,采用传统数字全息技术对透射光的空间频谱进行重建后,利用高通滤波法将频谱中的零级衍射光分量滤除,再通过K空间变换将空间频谱转换到另一平面,对其做反傅里叶变换得到该平面的空间分布。将物体沿横向进行一维扫描并组合就可以重建出整个物体的层析像。基于本文提出的透射式K空间变换三维成像方法,分析了其基本原理和特性,分别利用数值模拟和实际实验证实了该方法的可行性,对其中引入的高通滤波法进行分析和特性说明,并从实验数据中得到成像系统的横向、纵向和轴向分辨率分别为31.3um、44.2um和1mm左右,定量测量了搭建的透射式K空间变换三维成像系统的分辨能力。由于该方法能够使用透射光进行三维层析成像,由此可推广到X射线成像和其它短波长测量中,并且由于采用一维方向的线扫描方式,因此可以实现快速三维成像,在研究样品内部三维结构信息和生物动态观测成像中具有潜在的应用价值。