针对利用液晶空间光调制器再现全视差计算全息体视图的过程中，再现视差图像分辨率较低的问题，提出了一种视角切片法。设定全息体视图平面与观察平面之间的距离为有限远，全息体视图上每一个全息单元由再现一个点变成再现一定宽度的视角切片。设定了视差图像、视角切片与全息单元频谱之间的对应关系，根据观察距离与全息单元尺寸计算了对应的视角切片宽度。基于液晶空间光调制器进行了全息体视图的再现实验，结果表明，视角切片法能够将再现视差图像的分辨率提高8 倍，清晰地再现视差图像的细节特征。并分析了再现距离对视角切片法全息体视图再现质量的影响。

提出了一种基于基元全息图频谱分析的计算全息参考光角度选择方法.通过分析基元全息图的空间频谱成分, 导出全息图正确再现需要满足的约束条件;求解了基于空间光调制器的计算全息再现系统的参考光角度取值范围;用N-LUT算法计算了成像距离为1 000 mm时, 一幅22.5 mm×26.1 mm的二维图像取不同参考光角度时的全息图, 并进行了数字再现和光学再现实验.结果表明：参考光角度在0.893 8°到1.398 0°之间选择可以获得质量良好的再现像;参考光角度小于0.893 8°时, 再现像与共轭像不能完全分离, 参考光角度大于1.398 0°时, 全息图频率过高会造成欠采样, 导致再现像与下一级共轭像互相交叠.实验现象与理论分析一致, 验证了参考光夹角选择方法的正确性.

为解决点源法计算全息速度较慢的问题，提出了一种新的查表算法，命名为三角函数查表法（T-LUT算法）。该算法是基于点源法基本的数学公式，通过一系列数学近似与恒等变换，生成了一种纯相位查找表，该查找表具有三维特性，并具有生成速度快、精度高、占用内存少等特点，克服了点源法重复计算相位的缺点。同时采用统一计算设备架构(CUDA)并行计算在图形处理器(GPU)上加以实现，并进行了三次并行优化。在算法的验证与对比实验中，采用单显卡（GPU显卡）实现T-LUT算法，在不牺牲全息图再现像质量的前提下，成功地将点源法计算全息的速度大幅度提升。实验发现在不同的物空间采样点数量的情况下，速度相对于点源法GPU 运算提升30倍至近千倍不等。

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题, 提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样, 通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图, 叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理, 构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后, 利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图, 快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明, 与传统全息图计算方法相比, 本文方法容易获取数据源, 计算量较小, 能够快速计算全息体视图, 实现三维物体不同视角图像的再现。

针对目前三维物体计算全息算法数据量大、计算速度慢及共轭像影响再现效果问题, 提出一种全息体视图计算方法。根据人眼双目视差立体视觉原理, 由摄像机获取三维物体不同角度的二维序列视差图像, 通过计算全息算法得到多视角全息图, 合成三维物体全息体视图。在迭代傅里叶变换算法的基础上, 采用预设初始相位并增加反馈因子的方法, 提高相息图的计算效率。基于液晶空间光调制器构建光学系统, 对计算的全息体视图进行了光学再现。结果表明: 该方法有效地排除了共轭像的干扰, 相息图的迭代计算效率提高30%以上, 再现图像与目标图像的结构相似度大于0.85。

考虑硬件资源与运算速度的需求, 设计了一种基于数字信号处理(DSP)的具有自然彩色效果的红外与可见光图像融合系统。该系统采用软硬件结合的方法进行双通道图像配准, 基于YCbCr空间实现伪彩色融合, 然后利用自然真彩色参考图像对融合结果进行颜色传递。系统采用基于统计特性的颜色查找表技术, 利用参考图像与伪彩色融合图像的统计特性修正颜色查找表, 提高了计算效率。在系统的硬件平台上进行了实验, 结果表明, 系统融合图像接近自然色彩, 在保留可见光图像细节的前提下, 有效地突出了红外图像中的热目标。该系统融合速率达到25 frame/s, 能够实现红外与可见光图像的实时融合与自然彩色化, 有助于观察人员快速地发现目标, 弥补了单一图像传感器的不足。

为了进行3维物体全息图的快速运算, 在迭代傅里叶变换算法基础上, 通过分析透镜的傅里叶变换性质, 采用编码球面相位因子的方法, 将全息图平行光再现等效为点光源再现。将球面相位因子加入到迭代运算中, 获得了具有深度特征的3维物体全息图; 同时利用球面相位因子查表运算法简化了相位因子的计算, 提高了算法的迭代速度,并基于空间光调制器进行了3维物体的再现实验。结果表明, 该算法具有良好的收敛特性, 计算的全息图能够在不同距离的像面实现对应层面的物场再现, 具有3维的视觉效果。

在传统迭代傅里叶变换算法的基础上, 提出了一种计算三维物体相息图的新方法.基于层析法将三维物体的多个分层物面作为衍射再现图像, 在一个输入面(相息图)和多个输出面(再现像)之间进行迭代.通过在傅里叶迭代运算中引入距离相位因子, 表示物体不同物面的深度, 体现了物体的三维特征.实验结果证明了本文算法良好的收敛特性和再现性能.最后, 分析了物面数量和间距对全息再现质量的影响, 利用液晶空间光调制器采用时分复用的方法还原了三维物体的多个物面.

块匹配电子稳像算法是一种稳定性好、准确度高的电子稳像算法.块匹配算法在目标区域中从起始点到匹配点进行搜索时，需要对图像块进行反复匹配，计算量大、实时性差成为限制其应用的主要问题.本文从缩小块匹配算法搜索范围的思想出发，提出了一种利用时间序列预测来确定最优搜索起始点的电子稳像算法.根据图像序列全局运动矢量的内部统计特性，选择合适的时间序列模型; 采用AIC准则和Durbin-Levinson递推算法估计模型的阶次和参量，并通过残差检验对模型进行检验和更新.利用建立的时间序列模型和历史数据对当前时刻全局运动矢量进行最优预测，并将其作为搜索起点来进行下一步精确搜索.实验结果证明，时间序列预测方法有效缩小了块匹配算法的搜索范围，使计算速度得到较大幅度的提高，并可直接推广到其它电子稳像算法中.