以双向误差扩散算法为基础，通过分析图像振幅分布与生成全息图的关系，建立了全息图误差补偿模型，提出了一种新的纯相位全息图生成方法。首先通过误差扩散模型，计算出复振幅全息图与振幅置1的纯相位全息图的误差，通过对该误差进行误差扩散生成新的纯相位全息图。利用新的纯相位全息图与复振幅全息图计算新的误差，进行第二次的误差扩散，得到最终的纯相位全息图。采用定性和定量的指标来评价仿真成像质量，仿真及光学实验结果表明，改进后的方法能够有效提升再现像的质量，为纯相位全息图制作提供一种新的方法。

二值条纹投影技术能够避免三维测量系统中非线性影响，降低测量误差，为了优化二值条纹正弦质量，提高测量精度，提出了一种二值编码结合误差扩散的三维测量方法。以单周期正弦条纹特定方式采样点作为二值编码对象，在时间域上对采样点进行等区间划分，使用误差扩散算法对各区间对应的灰度区域进行处理生成相应的二值图像，在投影仪聚焦投影状态下代替传统正弦条纹获取较高质量的相位信息。在此基础上，采用“S”形路径扫描改善了条纹正弦性。实验结果表明，所提方法生成的正弦条纹相比传统四步相移算法，能够有效提高测量精度，具有良好的正弦性。对比实验证实，所提算法优化后相位误差减少24.19%，正弦条纹质量进一步得到提升。

二值条纹投影图像在高速、高精度的三维面形测量领域应用广泛,而提高二值编码条纹的正弦性对于提高三维面形的测量精度具有积极意义。传统及改进的误差扩散核多采用普适的扩散核对条纹图像进行二值编码,较少考虑图像特征与投影离焦程度对相位提取精度的影响。首先利用遗传算法的思想来寻求更佳的误差扩散核系数,然后通过线性拟合来构建与离焦程度以及正弦条纹周期相关的优化目标函数,最后得到优化二值编码条纹正弦性的误差扩散核。仿真和实验分析结果表明,在不同尺寸的窗口下,不同周期有最小相位误差的误差扩散核且它们各不相同,证实扩散核对图像的二值编码质量与图像特征有关。实验进一步证明,大中小三种离焦程度下,所提算法的相位误差较普适的Floyd-Steinberg扩散法可分别减小43.86%、64.37%和50.10%,所提算法的相位误差较改进的Floyd-Steinberg扩散法可分别减小13.51%、18.48%和17.65%。

电润湿电子纸显示灰度等级不足且由于油墨回流现象造成图像对比度下降而显示效果不佳。本文针对电润湿显示提出一种基于像素邻域灰度信息的误差扩散算法。首先, 通过直方图均衡处理提高图像对比度, 然后在经典误差扩散算法基础上, 根据图像当前像素邻域平均灰度, 像素与邻域平均灰度差异以及邻域灰度相似性对原固定阈值调节。实验结果表明, 直方图均衡处理加上改进后算法相较于传统误差扩散算法, 图像评价指标PSNR值、SSIM值和UIQI值分别提高了约0.3~0.5 dB, 0.03~0.04, 0.02~0.04。最终在电润湿电子纸上显示的图像质量有大部分提高, 细节层次更丰富, 且保留了图像边缘。

提出了一种基于角谱衍射理论的误差扩散算法。通过分层角谱算法计算得到三维物体的复振幅全息图,利用误差扩散法计算得到纯相位全息图,并重建出清晰的再现像,实现了对三维物体纯相位全息再现像的散斑噪声的抑制。仿真实验验证了该方法的可行性及优越性,所提方法明显提高了重构图像的质量。

为了提高二值散焦光栅的正弦性，本文基于传统图像半色调领域的Floyd-Steinberg 误差扩散抖动算法，提出了一种新的误差扩散算法。首先扩大误差扩散核以减小正弦光栅二值化的量化误差，同时抑制非对称纹理；然后采用线性分配的误差扩散系数来进一步平滑光栅，增强光栅的弥散效果。软件仿真和实验结果表明，与传统Floyd-Steinberg 抖动算法相比，所提算法进一步平滑了光栅，减小了三维测量的相位误差。

为了满足激光光斑质量高、扫描快速的目的, 采用数字微镜阵列和误差扩散法对单平顶和多平顶的光束整形原理仿真, 利用680nm激光建立了实验系统, 并进行了光束整形验证。采用光束填充因子、光场调制度、均方根误差3种评价参量对整形结果进行评价, 并对采用数字微镜阵列进行光束整形的能量利用率进行了测量和分析。结果表明, 单平顶和多平顶整形的光束填充因子由整形前的36.1%分别提高到62.3%和56.7%;光场调制度由73.3%分别降到25.6%和30.3%。利用该光束空间整形方法, 可得到高质量的多平顶光束, 在快速激光扫描领域有一定的应用价值。

利用误差扩散方法产生二元编码正弦光栅可以消除数字投影仪的非线性对投影光栅正弦性的影响，且能充分利用基于数字光处理技术(DLP)投影仪中数字微镜的二元高速开关特性，高速投影二元编码正弦光栅。投影仪分辨率不足会导致电子二元编码正弦光栅正弦性下降，从而影响测量精度。先对比了两种典型误差扩散编码算法：Floyd-Steinberg距离加权和Sierra Lite“蛇”形扫描获得的光栅的正弦性。然后针对目前DLP 投影仪产生频率较高的二元编码正弦光栅时，二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题，提出了两种改善方法：1) 利用柱透镜卷积作用，在栅线方向上对二元编码正弦光栅进行平滑；2) 组合多帧具有不同微结构的二元编码正弦光栅，来减小二元编码正弦光栅的误差，保证相位测量轮廓术(PMP)方法的测量精度。所提方法充分利用了DLP 投影二值图像的高速特性，又明显改善了由于DLP 分辨率有限导致的二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题，实验验证了这两种方法的有效性。

介绍了数字微镜器件(DMD)的工作原理，当DMD某像素微镜的角度固定在+12\O或-12\O，其在光学上等价于控制该像素的透射率为0或1。结合二元面板的设计思想，用误差扩散法对DMD各像素微镜的状态进行设计，用以对1053 nm脉冲光进行空间整形，实现了一种主动、实时的光脉冲空间整形方案。填充因子(FF)和光场调制度(FM)作为评价光束近场质量的参数，在高功率激光系统中直接影响系统的能量利用率。上述实验中，经过空间整形，光束的填充因子由33%提高为65%，光场调制度由52%降为28%，而且整形后的光斑大小与预期相符。最后对实验所用的DMD进行了能量利用率、波前畸变稳定性的测试。