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本发明属于成像技术领域，涉及一种双光源光学显微成像系统及图像处理；所述系统图像采集器、显微镜、垂直反射镜、第一光源以及第二光源；所述显微镜至少包括目镜、物镜和载玻片；图像采集器连接至目镜上端，载玻片置于目镜正下方，所述垂直反射镜置于载玻片正下方，所述垂直反射镜的两个垂直反射光面分别连接呈垂直分布的所述第一光源和所述第二光源；本发明实现了白光明场透射和单色光相衬显微镜系统的融合；其系统灵活，装置简洁，便于组装，设计合理，能够同时采集明场图像和用于相位重建的不同焦距图像。重建后的相位图像，通过互信息配准能够实现与白光明场成像图像融合；此方面实现光学白光衰减成像和单色光相位成像结合，实现信息的互补。