电力设备 SF6泄漏气体红外图像容易淹没在背景中，肉眼难以辨识低对比度图像中泄漏气体情况，给电力设备检修带来了困扰。提出了基于三直方图均衡的 SF6红外图像对比度增强方法。首先，利用三样条插值拟合图像直方图得到二阶连续曲线，计算每个灰度级对应的一阶导数绝对值。其次，根据一阶导数绝对值和直方图分布划分直方图为两个波峰和一个相对平坦的波谷区域；最后，根据波峰和波谷将直方图分为 3个子图，对 3个子图分别进行直方图均衡后合并为增强图像。为了验证算法有效性，对现场拍摄的电力设备 SF6泄漏低对比度红外视频流进行增强，并与 CLAHE和双直方图均衡算法进行对比。实验结果表明：本文方法在提升图像的整体对比度同时增强了泄漏气体与周围图像的对比度，提升泄漏气体红外图像视觉效果，相比于 CLAHE和双直方图均衡方法，本文获得的峰值信噪比和均方根对比度值更高，增强后的图像质量更好。

针对复杂环境下如阴天、雾天、夜晚、光照较弱等条件下拍摄的图像存在对比度不足、整体偏暗等问题，提出了一种基于三角函数变换与改进随机漂移粒子群算法的图像增强算法。该图像增强方法主要包括四个步骤，首先将彩色图像转换为灰度图像，然后对灰度图像利用三角函数变换提高对比度，然后再对图像进行拉布拉斯算子增强，最后再对图像进行色彩恢复。为了提高算法的自适应性，针对三角函数变换中的参数、以及拉布拉斯算子模板的参数选择问题，将改进随机漂移粒子群算法(IRDPSO)与图像增强算法结合，利用信息熵和图像标准差构造适应度函数，对参数进行寻优。将该方法与其他四种算法进行比较。实验结果表明：文中算法简单，增强后的图像信息熵值、标准差值均较大，图像颜色失真度小，增强效果均比其他几种算法好，提高了图像的质量和对比度。

传统的太赫兹时域光谱成像通过寻找成像目标的单一特征参数来进行成像,这种方法有很大的局限性,无法灵活对比各种特征参数成像的优劣,很难对成像目标形成明显的对比。为此,针对耐高温复合材料胶接缺陷的太赫兹无损检测,提出一种新的图像增强方式——多特征参数成像,该方法可以通过改变单一特征参数在成像通道的权重,改善整体的成像效果。基于多特征参数成像方法,实现了耐高温复合材料上胶层0.05 mm厚度,下胶层0.15 mm厚度预置脱粘缺陷识别,相比于单特征参数成像方法,图像对比度提高了2倍。

白光阴道镜图像对比度较低, 不利于医生鉴别不同病变程度组织, 也不利于自动化宫颈癌筛查。 利用癌变组织富含血红蛋白成分及血红蛋白具有特征波段这一特性, 与传统高光谱空间扫描成像及分时获取不同波段多光谱成像方法相反, 利用快照式多光谱窄带成像来加速光谱图像获取过程, 提升不同病变程度组织之间灰度对比度同时, 降低后续图像分析处理算法难度, 实现对宫颈组织病变类型高帧率自动化分类。 首先, 使用微型快照式窄带多光谱摄像方法, 在血红蛋白的两个强吸收峰(415±10)和(525±10) nm、 一个反射带(620±10) nm和一个背景波段(450±10) nm共四个波段对宫颈组织进行快照式零时差获取四幅窄带光谱图像。 而后, 对所获取的光谱图像进行简单代数加减, 以生成突显病变组织的融合图像, 提高不同病变程度组织之间的对比度。 最后, 使用欧式距离分类算法, 对光谱融合图像中不同病变级别进行分类, 建立计算机辅助宫颈癌筛查方法。 创新点在于实现了高帧率计算机辅助光学病理诊断方法。 分别采用临床常规白光阴道镜及微型快照式窄带多光谱摄像对宫颈癌手术切下的新鲜组织进行彩色图像及光谱融合图像的高帧率采集, 并使用同一个欧式距离分类算法对两种图像进行自动分类, 分类结果都以组织病理诊断作为标准来计算正确率。 通过对比两种分类结果正确率来检验光谱融合图像相对于彩色图像是否提升对比度, 及其是否可以实现与组织病理诊断（金标准）结果一致的诊断。 欧式距离分类算法对光谱融合图像分类准确率接近100%, 远高于对白光阴道镜图像约50%的准确率。 多位临床医生对基于微型快照式多光谱摄像头光谱融合图像的计算机自动分类结果表示接受。 微型快照式窄带多光谱成像方法能有效提升光谱融合图像获取帧率及不同病变程度组织之间灰度对比度, 能有效快速地将宫颈组织划分为与组织病理诊断结果一致的病变类型。 由于诊断客观、 无创伤、 结果立等可得, 该方法将有助于实现落后地区宫颈癌筛查的普及以及图像导航下的宫颈癌精准治疗手术。

为了实现NA1.35投影光刻光学系统高质量成像，在设计过程中除了控制波像差，还需进一步优化光学系统的偏振像差。利用Jones光瞳和物理光瞳表达了NA1.35投影光刻光学系统的偏振像差，并用二向衰减量与延迟量分析了光学系统偏振像差的大小；根据光线入射到不同光学面上最大入射角度的不同，为每个光学面设计相应的膜系以优化光学系统的偏振像差。相比于采用常规膜系，膜系优化后NA1.35投影光刻光学系统的二向衰减量和延迟量分别减小到了0.021 8、0.057 2 rad，即减小了光学系统的偏振像差。利用Prolith光刻仿真软件，分别对采用常规膜系和优化膜系的NA1.35投影光刻光学系统进行曝光性能仿真，结果显示：膜系优化后光学系统的成像对比度提高了4.4%，证明了NA1.35投影光刻光学系统偏振像差优化方法的有效性。

传统的图像对比度增强技术容易造成图像的局部区域过分增强或增强不足等问题,因此提出了一种结合不可分小波分析和曲线拟合的图像对比度增强方法。该方法以标准清晰图像的均值和标准差作为图像对比度增强的理想目标,首先对同一目标的标准清晰图像和低对比度图像进行四通道不可分小波分解,然后利用曲线拟合的预测能力得出分解后具有相同频率通道和相同方向子图像的均值之间及标准差之间的函数关系,通过该函数关系和直方图匹配公式即可得到理想的增强后的子图像,最后将这些新的子图像进行不可分小波重构,并采用清晰度、标准差指标对图像对比度增强结果进行评价。实验结果表明,所提方法所得低对比度图像的增强效果较好,且得到了高清晰度图像。

全场光学相干层析成像（FF-OCT）可对生物样本和活体生物组织实现高分辨率光学相干断层成像。FF-OCT中一个主要的问题是如何通过Hilbert变换由多幅移相干涉图获取断层图像。利用Matlab软件,使用目前几种主要的Hilbert变换，包括一维Hilbert变换及总体Hilbert变换、方向Hilbert变换、单象Hilbert变换和二象Hilbert变换等四种二维Hilbert变换进行了成像质量模拟。结果表明，二维Hilbert变换与传统的一维Hilbert变换图像相比，对比度均有10%左右的提高。

红外成像可以获得目标的强度信息, 偏振成像可以获得目标的偏振信息, 二者结合更有利于目标的探测识别。实验选用天空中飞机、海面上船只、草地上车辆三种典型自然背景下的典型目标作为研究对象, 并利用自行研制的四通道同时长波红外偏振成像系统实现图像采集。实验结果表明, 相对于传统的长波红外成像, 长波红外偏振成像具有以下优势: 长波红外偏振度图像在一定情况下具有更高的图像对比度, 有利于目标的探测识别; 长波红外偏振角图像可以突出目标细节, 有利于观察者对场景内容的理解; 长波红外偏振度和偏振角图像在一定情况下可以抑制杂波干扰, 有利于杂波情形下的目标成像研究。

人眼能分辨的颜色数量远多于人眼能分辨的灰度级,把灰度图像用伪彩色显示出来,人眼可以更好地感知图像中的景物信息。区别于现有方法，明确以有利于人眼探测识别为目标，给出了灰度图像伪彩色化后人眼能感知到的景物信息量的两项评价指标，在评价指标指导下，提出了一种灰度图像伪彩色化方法。该方法在确保灰度图像中各灰度级映射成人眼可分辨的不同颜色前提下，使尽量多的景物信息被人眼感知到。实验结果表明，相较于现有方法，该方法能使更多景物被人眼看清。该方法满足实时处理图像的要求。

图像清晰度是评价图像质量时常用的指标之一。现有的清晰度评价模型未能充分考虑人眼视觉的亮度掩盖特性。为此, 在均方根对比度基础上, 考虑人眼亮度掩盖特性, 通过计算图像中人眼感兴趣区域(包含细节、边缘和纹理)的感知对比度构造一种无参考的图像清晰度客观评价模型。并利用IVC数据库来验证模型, 结果表明, 与已有的4种清晰(模糊)度评价模型相比, 该模型的评价结果更接近人眼主观感受, 且计算量小, 运算耗时短, 是一种简单有效的图像清晰度评价模型。