激光散斑会严重影响图像的质量，降低图像的对比度和分辨率，为了抑制激光投影散斑，基于人眼视觉暂留特性和漫散射体散斑抑制原理，搭建了一套基于运动循环胶质溶液的散斑抑制装置，该装置体积小，并能有效抑制散斑，实现散斑对比度低于人眼观测阈值 5%的抑制效果，光的透过率可达 65%以上，同时该装置比起振动扩散器，在降低噪声及价格上具有明显的优势，具有一定的实用推广价值。

由于光在水下传播时受到吸收、散射、衰减的影响，在水下场景中采集的图像退化明显，存在对比度低、蓝绿色偏严重等现象。基于此，提出一种基于图像分割和色适应变换白平衡的水下图像增强算法。将色适应变换引入水下颜色校正，将基于图像三通道反转去雾的低照度增强方法应用于水下图像增强，并提出基于图像分割的白平衡策略，同时将所提算法与经典算法进行比较。实验结果表明，所提算法处理后图像的underwater color image quality evaluation metric（UCIQE）指标平均值为0.5839，underwater image quality measures（UIQM）指标平均值为1.3689，中性色角度误差平均值为5.0972，均优于两种经典算法。所提算法在颜色校正效果和清晰度提升上具有一定的优越性。

为了有效地提高鱼苗尺寸测量的效率及精度, 搭建了平行式双目立体视觉系统。根据双目视觉原理, 首先基于改进后的由多组同心圆构成的标定板对双目视觉测量系统进行定标；然后利用Harris角点提取算法获取鱼苗图像的关键特征点, 并基于归一化互相关(Normalized Cross Correlation ,NCC)立体匹配算法对关键特征点进行匹配, 提取坐标数据；最后根据坐标数据进行计算, 得到鱼苗的空间坐标, 实现对鱼苗尺寸的精确测量。结果表明, 由所搭建的平行式双目立体视觉系统测量的相对误差在8%以内, 为双目视觉应用于鱼类养殖业的可行性提供了依据。

提出了一种新型的傅里叶变换彩色编码彩虹合成全息图的自动化制作方法。根据数字合成全息原理和角度分区假颜色编码技术，三维模型经过图像处理得到拍摄图像并由空间光调制器显示。利用傅里叶变换全息光路和大数值孔径的物镜，在谱面上形成点元。借助计算机设定程序和运动控制系统，自动逐点干涉打印，实现大幅面大视角的彩色编码彩虹全息图的制作。

文中进行了一种新型三维全息图的制作方法研究，该方法基于计算全息原理，与合成全息相结合，实现激光三维全息图的直写打印制作。首先进行了菲涅耳计算全息图的实验，表明计算全息与合成全息结合的可行性与合理性。然后根据合成全息原理与计算全息原理对三维模型进行采样和图像变换处理，再计算出相应的菲涅耳计算全息图，借助数字全息激光打印系统完成三维全息图的拍摄,在激光下进行光学再现，最后对再现结果进行了分析与讨论。

本文将数字全息与显微成像技术相结合, 设计搭建了一套数字全息显微系统, 用于对浮游生物进行光场获取。基于该系统获取的光场信息, 通过在不同景深对图像进行再现, 既可以获到单一浮游生物的清晰图像,也可以获得一定水体内浮游生物微粒在海水中的三维分布情况。通过实验测得系统分辨率可以达到7.8微米, 景深可以达到10毫米, 优于一般光学显微镜的技术指标。研究结果表明优势明显的数字全息显微系统是一种适合海洋原位探测的浮游生物研究的有效方法。基于数字同轴显微系统的水下仪器开发将是下一步工作的努力方向。

线结构光扫描法是一种常用的三维探测方法，它可以应用于水下和空气中进行目标的探测。在目前线结构光扫描三维重建理论的基础上，研究了同时获取三维信息和颜色信息的方法。红、绿、蓝激光作为三色光源，依据颜色混合原理，进行相应颜色空间变换，用于水下物体的三维真彩色恢复。结果表明，物体的颜色恢复到人眼的视觉效果,并且目标物体的三维信息重建精度达到毫米量级。

指纹识别技术是通过计算机来实现身份识别的一种手段,在生物识别技术中占有非常重要的地位。为了提高指纹识别系统的准确度和实时性,搭建了以光学器件傅里叶透镜和空间光调制为主的联合变换相关识别全息光学系统,记录相关图像的频谱,通过比较指纹图像的像素强度,从而实现实时指纹识别的目的。

研究了用于三维(3D)展示的大面积拼接菲涅耳合成全息图的制作方法。在研究菲涅耳全息原理与合成全息原理的基础上，解决了菲涅耳合成全息图在再现图像时再现窗口与观察视场不符的问题。利用激光作为记录和再现光源，进行了全息图拍摄实验，实现了大面积、大景深、高质量的三维人像合成全息图的制作。

为了有效地探测海水中微生物的分布情况，搭建了水中微生物的数字全息探测系统，具有原位、无干扰、动态、三维探测等特点。该系统的记录光路基于同轴全息术，并在此基础上引入显微镜头放大系统。实验中采用科学级CCD记录数字全息图，分析了数字再现算法,通过计算机编程计算,得到不同景深处微生物的再现像，再现结果可达到毫米量级以下的精度。实验证明，数字全息技术用于水中微生物的图像化立体探测是高效可行的。