为了实现惯性约束聚变(ICF)靶丸几何尺寸的高精度、高效率检测, 开展了靶丸X射线数字化成像系统的设计与研制。首先, 分析了X射线直接投影成像和X射线透镜耦合显微成像的适用范围, 根据ICF靶丸尺寸小、吸收衬度弱的特点, 确定了基于X射线透镜耦合显微成像的技术路线。然后, 分析了影响系统成像分辨率、图像衬度和测量效率的关键因素, 确定了低几何放大成像, 低电压、小焦点、高功率X射线源及高分辨CCD探测的总体技术方案, 该方案能够有效抑制相衬效应和半影误差, 解决了现有X射线数字成像设备测量靶丸时边缘扩展严重、尺寸测量误差大的问题。最后, 对系统的性能进行了分析测试, 实验结果表明, 系统成像衬度良好, 成像效率较高, 分辨率优于0.5 μm。靶丸几何尺寸的测量不确定度可达0.9 μm(k=2), 满足ICF靶丸几何尺寸高精度、高效率的检测需求。

基于高频强调滤波自适应直方图算法,参考医学X光图像处理方法,将数字图像增强技术引入到文物X光图像中。经过图像增强后,文物X光图像的边缘细节得到增强,对比度得到提高,有用信息更加凸显。结果表明该方法不但便于图像分析,还简化了整个检测过程。

数字化红外焦平面技术是从探测器起所有信号处理都在数字域完成的红外热成像技术, 是目前国际上最先进的新一代红外焦平面技术。通过将模拟 -数字转换器(ADC)集成到读出电路中实现数字读出, 配合数字传输和数字图像处理形成数字化红外焦平面技术。通过中波 640×512数字化红外焦平面探测器读出电路、成像组件以及数字化红外焦平面热像仪的设计和测试, 表明数字化红外焦平面技术具有接口简单、高抗干扰、高通道隔离度、低读出噪声、高传输带宽、高线性度、高稳定性等特点, 是红外热成像系统的技术发展趋势。

提出用时间平均数字全息与数字成像相结合的技术测量物体的振幅场，在时间平均数字全息光路中引入成像透镜，使时间平均数字全息技术适用于大尺寸物体的振动分析。阐述了该技术的基本理论，设计了测量光路，并用圆形压电陶瓷片作了实验验证。实验结果表明，在相同条件下，使用数字成像时间平均全息技术记录和再现的数字全息干涉图与使用传统的时间平均全息干涉计量技术记录和再现的全息干涉图相吻合，比较两者的振幅计算结果误差很小。

提出一种能够高速选通工作的三代微光像增强摄像系统(ICCD)。采用三代像增强器，设计了光阴极选通控制电路，使ICCD系统能够高速选通成像；通过分析、比较，设计了双高斯复杂化结构的中继镜头耦合方案，获得了高透过率、高调制传递函数(MTF)的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡及其集成的图像处理硬件，编写了相关处理软件，使ICCD系统的图像能够快速呈现。结果表明:设计的三代选通ICCD具有33 ns选通门宽，空间分辨力达到600 TVL。

提出一种高分辨率电子工业用数字化Ｘ射线检测系统的总体设计方案，选择微焦斑X射线源和双近贴式X射线像增强器作为该系统的关键器件，分析了微焦斑X射线源的焦斑尺寸对系统分辨率的影响，并且建立了微焦斑X射线源和双近贴式X射线像增强器自身分辨率及成像的几何放大率对系统最终分辨率影响的数学模型。通过数学模型得出了几何放大率同系统分辨率的关系曲线。设计了光路及图像采集装置，并用VC 6.0完成了实用的X射线图像处理软件，研制了完整的成像系统样机并进行了调试与实验。这种成像系统有效视野可达75 mm，分辨率为160 lp/cm。

近年来，一种新兴的压缩传感理论为数据采集技术带来了革命性的突破，得到了研究人员的广泛关注。该方法通过对稀疏信号进行观测，只需少量观测点就能精确的重构原始信号。基于压缩传感理论，采用 DMD数字微镜结合单点探测器，而非传统 CCD，进行数字成像，突破了传统数字成像系统的设计，建立了新型的成像系统。为其它光谱成像系统的设计，提供了有益的借鉴。

研制了一套采用X射线敏感CCD作为成像探测器的微型数字成像系统并用于牙科诊断。应用牙齿模型与分辨率测试卡对系统的辐射剂量和分辨率进行了测试，采用分段线性校正对CCD与转换屏耦合下的响应不均匀性进行校正，并通过计算线性相关系数辨别瑕疵像元以避免误判。测试了系统在高分辨率、小工作幅面X射线检测方面的应用效果。结果显示，系统分辨率高于10 lp/mm，在获得相近对比度图像的条件下，所需的辐射剂量仅为胶片的10%，图像非均匀性相对校正前可降低27.5%。得到的结果表明，系统满足高分辨率、低辐射剂量的使用要求，在微小物体X射线检测方面具有较大的应用潜力。

针对日食照片蕴含恒星内部运动的大量信息的特点，本文提出等高线处理日食照片的方法。该方法根据黑体/灰体辐射原理，等亮度处的温度近似相等，采用对数字图像以给定阈值作二值化处理，生成黑白图像；再二次微分获边界线即为指定色阶的等高线。尝试、选定特殊的等高线标识日食图片，从日冕部分获得了太阳表面喷发、炽热气流垂直和水平运动，粒子束和日珥的分层结构及其发展趋势，色球层结构。实验结果表明，等高线可标识出人眼无法看到的暗场结构；低ISO、适度曝光、未PS 的图片，可获得更丰富的日食下的太阳或者恒星大气运动细节信息；并发现喷发及其溅射物质外形和太阳风的结构。

彩色图像在数字图像设备之间的传输和复制过程中,为保证其色彩还原的准确性和一致性,必须实施色彩管理,而色彩管理的核心技术之一就是对数字图像设备进行色度特征化。在研究了数字图像设备色度特征化的原理和方法的基础上,基于多项式回归法,建立了数字图像的设备色度值RGB 与CIE 标准颜色空间色度值CIE Lab之间的非线性关系;并通过Matlab 软件编程,设计一种数字图像设备色度特征化的快速建模软件。实验结果表明,应用该软件可实现设备色度值RGB 与标准颜色空间色度值CIE Lab 的快速精确转换。