作为图像处理的一个重要手段, 边缘增强技术对振幅型和相位型物体成像有着重要的作用。而基于径向希尔伯特变换的涡旋滤波技术因其能够实现各向同性边缘增强倍受关注, 但传统的涡旋滤波由于中心奇点和锐利边缘引起的衍射会造成背景噪声的加剧和对比度的降低。近年来众多课题组针对涡旋滤波旁瓣抑制提出了种类各异的新型涡旋滤波器, 此外基于涡旋滤波的各向同性和各向异性边缘增强技术也得到了迅速发展。文中扼要地总结了近年来几种抑制涡旋旁瓣的方法, 包括拉盖尔高斯振幅调制、贝塞尔振幅调制、艾里振幅调制, 并从标量涡旋滤波和矢量涡旋滤波两个方面分别综述了各向同性和各向异性边缘增强的实现方法与研究进展。

通过调制入射光的振幅和相位，形成特殊结构分布的照明光以提高数字全息显微记录系统分辨率，结合结构光的特性设计了明场和暗场记录系统。明场记录系统中，在利用振幅型正弦光栅和随机散射元件调制入射光波前，将超出衍射极限的物体高频信息调制到系统截止频率以内，这部分信息可以通过成像系统被记录。数字再现过程中，将其与低频信息合成，可使再现像分辨率得到提高。在暗场记录系统中，通过在空间光调制器上加载相息图改变入射光的振幅和相位分布，分别用拉盖尔-高斯涡旋、径向艾里以及携带涡旋相位的径向艾里结构光照明物体，结合暗场聚光镜的应用，提高系统的分辨率和对比度。

为了在一定的区域内融合多幅光学图像的信息, 采用了一种基于联合图像专家小组(JPEG)图像压缩编码的小波域多幅图像融合算法。其基本思想是将小波逆变换看作是信息的融合过程, 先对多幅图像进行JPEG压缩编码, 压缩后得到一组二进制码流, 这组二进制码流可以直接作为小波变换的分解系数, 经小波逆变换后得到融合信息。结果表明, 该算法能够实现多幅灰度图像和彩色图像的融合, 提高了单一空间内图像的信息量, 有利于多图像的存储和传输。

提出一种基于圆偏振光干涉的相移数字全息术，该技术利用1/4波片产生左旋圆偏振的参考光和右旋圆偏振的物光，通过精确旋转放置在CCD前的偏振片，依次改变物光与参考光间的相位差，获得四幅相移数字全息图。数值模拟分析和光学实验结果表明该技术能够有效地去除数字全息图再现像中的零级和共轭像，再现图像质量好。

为了测试德国HOLOEYE公司LC-R2500型1024像素×768像素反射式空间光调制器的纯相位调制特性,采用了基于双光束干涉原理的测量方法,得到了输入图像灰度与相移量对应关系。将相位恢复算法编码后的纯相位图像作为空间光调制器的输入信息,进行了理论分析和实验验证。结果表明,光学再现像与数值模拟结果相吻合,验证了纯相位调制特性测量的准确性。

提出了一种基于宿主图像离散余弦变换(DCT)的复值加密图像隐藏技术, 待隐藏图像经双随机相位编码后的复值加密图像按一定规律隐藏在放大的宿主图像的离散余弦变换系数中。在提取隐藏图像过程中, 利用相邻像素相减(NPVS)算法对藏有信息的宿主图像离散余弦变换系数进行运算, 提取出隐藏的复值加密图像。经过正确的双随机相位解码, 可获得原隐藏图像。研究了不同嵌入权重因子ω下藏有信息的宿主图像和解码后隐藏图像的各自相关度, 分析了在ω=0.2情况下藏有信息的宿主图像的剪切对提取的隐藏图像质量的影响和基于数字全息的三维物体信息隐藏, 结果表明该图像隐藏技术隐藏信息量大, 抗剪切能力强, 保密性好。

为了改善数字全息重构像质量以达到可实际利用的目的，首先采用以马赫－曾德尔干涉仪为基础的三维物体全息实验光路，运用单次曝光的方法，记录了真实三维物体的数字全息图。由于对该全息图直接计算得到的重构像，受零级衍射光斑和散斑噪声的影响较大，使得重构像质量难以令人满意。为此采用了一套独特的多重滤波数字图像处理方法，即综合运用小波分析与收缩加权平均滤波对实验获得的数字全息图及其数字重构像进行滤波处理，成功地消除了数字重构像中的零级衍射光斑、减小了散斑噪声的影响，得到逼真的三维物体重构像。实验结果表明，该方法简便、实用，可显著提高三维物体重构像的质量。由于采用单次曝光，无需记录多幅图像，此方法便于在实时图像分析处理等领域中应用。

提出了一种基于数字全息技术和相位恢复算法的信息加密方法。运用相位恢复算法得到数字全息图的纯相位频谱分布,实现了对全息图的加密;对纯相位频谱分布实施逆傅里叶变换(IFT)则可以得到解密后的全息图。利用菲涅耳近似法和卷积法对解密后的全息图进行数字重构得到了再现像。该加密方法区别于常用的随机相位加密方法,不再需要制作随机相位板。实验结果表明,该加密方法既适用于对二维图像加密,也适用于对三维物体进行加密。

基于识别目标真假和空间位置的需要,将180幅训练图像分成了4个训练集,分别计算每个训练集的特征向量,分析结果表明每个训练集可以用3个特征向量来表示,这样用12个特征向量就可以建立目标的4个特征空间,使目标分解与重构过程大大简化。利用待识别目标向量与重构向量之间的关系,不仅可以判别目标的真假,还可以确定目标所在的空间位置。模拟结果表明,提出的目标多特征空间的建立方法和目标识别准则是有效的,能够实现离面旋转条件下三维目标真假和空间位置的识别。

叙述了获得分形图像的一种光学方法。这种方法是通过对光学傅氏变换所获得的一系列初始图像进行卷积。如果所有的图像具有相同的傅里叶光谱特征,而这些光谱却具有着不同的尺度,在输出平面上便可获得分形图像。实验表明,用这种方法可在光学上产生简单的规则分形图像。