为处理4f 相干光图像处理系统中存在的随机噪声和低频相干噪声，提出一种基于多谱点图像融合的相干光图像处理系统降噪方法。先利用空间光调制器的点阵结构带来的图像复制功能，在同一次试验中获取多个谱点图像，其中各图像包含有相同的图像信息和同分布规律但不同数值形式的噪声信息。再使用图像融合技术将这些图像合并，用类似于时域累积平均的方式淡化随机噪声和相干噪声。理论分析和物理实验表明，该方法既能处理随机噪声，又能有效处理低频段的相干噪声，并且对图像信息几乎没有损失。

4f系统的输出图像存在带限低通、随机噪声和相干噪声并存的特点，对其进行复原处理时不仅要注重保护细节，而且还要处理高频随机噪声和低频相干条纹。为了提高其图像质量，针对这些特点提出了一套图像处理方案。首先，利用4f系统的阶跃响应获取相干噪声的位置和强度的先验信息；然后，对阶跃响应图像和待复原的图像分别进行同样过程和侧重保护图像细节的随机噪声去除，利用4f系统的线性特性将两幅去除随机噪声后的图像进行点除以消去相干噪声来完成复原。实验表明，该方案对峰峰信噪比和结构相似度指数都有很好的复原效果，其分别提高了5 db和6%左右；从视觉效果上看，该方法很好地保护了图像细节，符合4f系统的要求。

4f系统同时具有噪声和低通特性，为实现对其输出图像降噪的同时保护图像细节，提出一种结合图像纹理连续性的非下采样轮廓波变换域去噪方法。在传统NSCT域硬阈值去噪方法基础上，首先,对高频子带图像用一个衰减的阈值去除小幅值的噪声点，以更多地保护图像细节并凸显剩下的大幅值噪声点的孤立性。然后,利用图像细节纹理连续性分布和剩下的大幅值噪声点孤立分布的区别分离余下的图像细节和噪声点，进一步实现去噪的同时更好地保护图像细节的目的。实验结果表明，与传统方法相比，该方法峰值信噪比(PSNR)提高了0.5~1 dB，结构相似度指数(SSIM)提高了3%~5%，因此能更好地保护图像细节，视觉边缘效果更清晰。

小波图像压缩数据量大，实现需时较长。本文将光学小波变换技术应用于图像数据压缩，分析光学小波变换系统和光学小波变换系数特点，对相关量化编码方案进行仿真实验，提出适用于光学系统的压缩方案，并实现光学小波变换的有损压缩。通过分析光学系统对量化编码噪声的容许程度，提出光学系统的近无损压缩方法。实验结果表明，近无损压缩重建图像与经光学小波变换直接重建图像相比，PSNR 仅有0.1dB 的差异，视觉上没有明显差异。

研究了对图像进行对称化处理和频域规范化处理后信息熵和数据总量的变化，将需传输的数据总量作为衡量标准，找到了适合光学图像数据压缩的最佳对称化处理方法，理论推导和实验结果均表明，采用四个象限全对称处理后的图像在频域全为实数且数据量较小，具有与离散余弦变换相同的频域特性，从而得到了采用光学方法实现离散余弦变换及图像数据压缩的一种可行的方法。