作为前景广阔的高动态对比度显示系统，基于Mini-LED背光的液晶显示受到越来越多的关注。由于背光分区和液晶漏光问题，Mini-LED背光LCD中出现光晕效应，降低了图像质量。为了准确再现不同参数下的光晕效应，建立了精确的Mini-LED背光LCD显示系统光学模型。基于该模型设计了系统的视觉感知实验，研究不同Mini-LED背光分块大小、不同LCD对比度以及不同背光调制算法下，人眼对光晕效应的感知效果。实验结果表明，Mini-LED背光分块大小和调制算法对光晕效应有显著性影响，而LCD对比度对光晕效应感知无显著性影响。随着Mini-LED背光分块大小的增大，光晕效应显著增强。背光分块视角在0.5°及以上时，受测者能够较容易地感知到光晕效应。同时，主观实验结果和客观评价结果具有较高线性相关性。研究结果可为Mini-LED背光LCD显示系统的设计提供理论参考。

本文设计制作了一款阵列规模为 1024×1024元、像元尺寸为 10 .m×10 .m的昼夜兼容成像 EMCCD(electron multiplying charge coupled device), 该器件包含国内首次制作的浮置栅放大器, 该放大器电荷转换因子(Charge to voltage factor, CVF)为 3.57 .V/e－, 满阱 55ke－, 能够非破坏性判断信号强度。该功能使得场景中微光照区域的像素可以选择性地路由至倍增通道输出, 而强光照区域的像素会路由至非倍增通道输出, 有了这种场景内可切换增益特性, 两种输出的信号重新组合, 实现高动态成像。同时为了实现器件在强光应用场合的抗光晕功能, 器件像元区域采用了纵向抗晕设计, 抗晕倍数为 200倍, 基于此类器件制作的相机能够恰当地在暗视场中呈现明亮的图像。

超二代和三代像增强器是两种不同技术的像增强器，其在光电阴极、减反膜、离子阻挡膜以及阴极电压方面存在区别。在极限分辨力方面，尽管三代像增强器 GaAs光电阴极的电子初速小、出射角分布较窄以及阴极电压较高，但目前两种像增强器的极限分辨力均相同，三代像增强器 GaAs光电阴极的优势在现有极限分辨力水平下并未得到发挥。在信噪比方面，尽管 GaAs光电阴极具有更高的阴极灵敏度，但因为较高的阴极电压以及离子阻挡膜透过率的影响，使得两种像增强器的信噪比基本相同，三代像增强器 GaAs光电阴极高灵敏度的优势也未得到发挥。在增益方面，尽管三代像增强器具有更高的阴极灵敏度以及较高的阴极电压，但超二代像增强器通过提高微通道板的工作电压来弥补阴极灵敏度以及阴极电压的不足，因此在现有像增强器增益的条件下，两种像增强器的增益完全相同。在等效背景照度方面，由于三代像增强器 GaAs光电阴极的灵敏度更高，因此在相同光电阴极暗电流的条件下，三代像增强器可以获得更低的等效背景照度，所以三代像增强器较超二代像增强器具有更高的初始对比度。在光晕方面，由于三代像增强器光电阴极的灵敏度较高，同时具有离子阻挡膜，因此理论上讲，三代像增强器较超二代像增强器具有更高的光晕亮度，但实际的情况是两种像增强器的光晕亮度基本相同。在杂光方面，GaAs光电阴极具有减反膜，因此杂光较超二代像增强器低，所以三代像增强器的成像更清晰，层次感更好。在带外光谱响应方面，由于超二代像增强器 Na2KSb（Cs）光电阴极的带外光谱响应高于三代像增强器，因此在近红外波段进行辅助照明时，超二代像增强器较三代像增强器成像性能更好。在低照度分辨力方面，具有相同性能参数的超二代和三代像增强器具有相同的低照度分辨力。需要注意的是，这是在标准 A光源测试条件下所得出的结论。当实际的环境发射光谱分布与标准 A光源发射光谱分布不相同时，两种像增强器的低照度分辨力将会不同。

针对暗通道先验法中存在的透射率估值不准确、景深处易产生光晕效应、天空区域颜色失真以及算法实时性差等问题，提出了一种暗通道和全局估计结合的图像快速去雾方法。首先，求取图像中每个像素点R、G、B三个颜色通道强度值的最小值，采用大气散射模型结合全局估计的方法，并利用一种简单、快速的线性模型，求得无块状效应的透射率值；然后，再与暗通道先验法求得的粗略透射率进行线性融合；之后，根据有雾图像特点，对透射率值进行自适应调整，使得透射率估值更准确；最后，复原出去雾后的清晰图像。实验结果表明，所提方法得到的透射率值更准确，能有效地复原出图像的细节信息，避免光晕效应和颜色失真问题；同时，算法的处理速度更快，能更好地满足对实时性要求很高的视觉系统。

时间延时积分CMOS图像传感器(TDI-CIS)具有优良的微光探测能力, 可应用于航空探测及卫星遥感等领域。然而, 在入射光强较强时, TDI-CIS容易出现光晕(Blooming)现象, 影响观测效果。首先分析了光晕产生的机理; 然后基于两种传统的抗晕结构, 设计出一种具有沿垂直方向布局的长方形横向抗晕栅的TDI-CIS; 通过成像实验发现横向抗晕栅极电压与抗晕效果及满阱容量(FWC)之间呈负相关关系; 最后通过实验得到所设计TDI-CIS的最优抗晕栅极电压值为2.1V。

目前较为流行的去雾算法都存在着过度增强以及增强不足，容易造成光晕效应以及色彩严重失真。提出一种基于四叉树细分的改进大气光估计方法以及一种改进的引导滤波用来解决这些问题 。首先，对非重叠暗通道使用四叉树细分方法估计更加可靠的大气光值。然后，分析引导滤波在边缘区域的光晕效应产生的原因，对其加入自适应权重因子，用改进后的引导滤波对初始传输图进行 优化。最后，用估计的大气光值和优化后的传输图根据大气散射模型得到去雾图像。实验结果表明：去雾后的图像颜色较为可靠，边缘区域光晕效应减弱。从颜色可靠性和细节增强度来说，提出的 算法比现阶段的去雾算法有较为出众的表现。

白光扩展光源的低空间相干性,使得相位像不可避免地会遭受光晕效应的影响。基于此,提出了一种基于希尔伯特变换的快速消除光晕效应的方法。该方法不需要样品的任何先验知识,只需对测量相位像的导数作希尔伯特变换,并将变换后得到的图像和原测量图像中正确的高频数据和低频数据准确混合,即可有效地消除光晕效应,并保留白光相位成像系统的高分辨率。将所提方法应用于实验获取的白光衍射相位像数据,包括标准聚苯乙烯微球数据和活体血红细胞数据。实验结果表明,所提方法可以快速有效地消除白光衍射相位像的光晕效应。

针对帧转移结构电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)对高速运动目标成像模糊、高亮度目标成像饱和且细节缺失的问题, 提出了利用抗光晕通道倾泻多余电荷和外部时序控制的电子快门方法, 通过帧转移时序将感光区电荷转移到与存储区相邻的抗光晕沟道进行倾泻, 实现标准视频连续输出中1/25~1/1 000 s连续可调的电子快门, 并推导了抗光晕漏极最大倾泻电流与光照强度之间的数学关系式; 使用FPGA硬件图像处理消除了曝光时间缩短引起的漏光-拖尾(smear)效应; 采用带有抗光晕结构的帧转移EMCCD开发了原理相机进行实验验证。结果表明, 通过该方法控制电子快门可以有效降低旋转运动目标的成像模糊, 并实现夜间的高动态范围夜视成像, 显著提升图像细节。