针对尺度不变特征变换（SIFT）算法配准可见光和合成孔径雷达（SAR）图像时性能较差的问题，提出了一种基于改进光学-SAR图像的SIFT（OS-SIFT）可见光和SAR图像配准算法。首先，利用非线性扩散滤波构建可见光和SAR图像的非线性扩散尺度空间，并采用多尺度Sobel算子和多尺度指数加权均值比算子分别计算可见光和SAR图像的一致性梯度信息。然后，用图像分块策略剔除尺度空间第一层后对尺度空间进行分块，在一致性梯度信息的基础上提取Harris特征点，得到稳定且均匀的点特征。基于梯度位置和方向直方图模板构建描述符并对其进行归一化处理，以克服影像间的非线性辐射差异。最后，利用欧氏距离进行特征匹配，并采用快速抽样一致性算法剔除误匹配。实验结果表明，相比联合位置、尺度和方向的SIFT算法和OS-SIFT算法，本算法的匹配率有明显提高，均方根误差也相对较低。

图像的模糊会给图像内容的识别和分析带来极大的不便。为了克服这个难题，提出一种高效的去模糊算法。为了提高其效率，采用基于变分方法的盲复原模型为彩色图像去模糊，其使用非线性扩散方程作为变分能量方程中的规则项，此外，在处理图像的过程中将单通道扩展成多通道，在最后的图像复原阶段还引入了分裂Bregman方法。基于非线性扩散项算法的去模糊效果相比于其他算法有更好的平滑滤波和保留图像边缘信息的能力、更快的计算速度和更高的复原图像质量，并通过实验验证了该方法的有效性。本文算法提高了图像复原的效率，获得了更好的视觉评价和客观评价结果。

从遥感图像中提取感兴趣的目标是遥感和地学领域的一个重要任务.先前的研究主要集中于目标提取的精度，而很少关注目标提取的效率.因此，作者提出一个基于偏微分方程的框架来进行半自动多类目标提取.首先，作者对水平集方法，非线性扩散，以及活动轮廓之间的数学关系进行了深入的探究.从探究的结果作者发现基于边缘和基于区域的偏微分方程在目标提取中同等重要，因此作者把它们概括成一个统一的框架.接着，为了使计算更加高效，作者用尺度空间滤波替换传统的曲率归一项.最后，作者通过一系列实验证明了该方法的有效性.

针对基于全局统计信息颜色传递过程中存在的染色效果不能很好保持图像色彩的自然性，局部区域颜色与真实场景的颜色不符、目标变淡的问题，提出一种夜视图像局部颜色传递算法。首先，采用稀疏表示的方法对红外与微光图像融合；其次，对得到的融合图像进行非线性扩散，扩散结果采用核模糊均值聚类算法进行图像分割；然后，在YCbCr颜色空间对红外与微光图像块进行颜色传递；最后，把得到的彩色图像块组合成一幅图像，随后用得到的灰度融合图像来表征YCbCr空间的Y通道。实验结果表明，文中算法得到的彩色图像更加自然、真实。

为了有效抑制数字全息再现像的散斑噪声，进一步改善再现像的像质，提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和各向异性扩散的数字全息再现像散斑噪声抑制方法。将再现像进行双树复小波分解，对低频分量和6个方向的高频分量分别采用改进的P_Laplace扩散和拉普拉斯金字塔非线性扩散(LPND)，通过双树复小波逆变换(IDT-CWT)重构再现像。给出了实验结果，并与小波阈值收缩和全变差(TV)扩散方法、拉普拉斯金字塔非线性扩散的方法、Contourlet结合TV扩散和自适应对比度扩散的方法进行了主观视觉比较，同时依据峰值信噪比(PSNR)、相关系数(COR)及运行时间等进行了客观定量评价。结果表明，本方法对散斑噪声抑制能力更强，并能更好地保留再现像的细节纹理特征。

红外图像复杂背景杂波抑制是红外监视告警系统发现远距离弱小目标的难题。文章根据红外图像中目标和背景杂波的特性, 提出了一种将RX算子与非线性扩散方程相结合的弱小目标背景抑制新方法。该方法首先采用非线性扩散方程对图像进行多尺度分解, 获得图像的多尺度特征, 然后, 根据目标和背景杂波信号系数在不同尺度之间的差异, 通过应用RX算子进行处理, 从而将红外图像中弱小目标和背景杂波分离, 达到抑制背景的目的。实验结果显示, 与二维最小均方误差滤波方法相比较, 该方法能有效地检测出信杂比在1.6以上的目标。

根据等照度线曲率在图像表征中的重要意义,将曲率作为一个控制传导率的因素引入非线性扩散方程,提出了一个新的曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型,实验结果表明这一模型在图像去噪方面较经典的P-M方程具有更好的性能.

研究合成孔径雷达(Synthetic aperture radar，SAR)图像的相干斑抑制问题。传统的相干斑抑制方法通常会导致图像中边缘和目标的模糊。针对该问题，分析了基于非线性扩散方程的相干斑抑制方法，该方法的关键在于扩散系数的构造。通过分析SAR图像的先验信息和SAR图像不同特征区域的不同处理要求，提出了一种新的更适合SAR图像相干斑抑制的扩散系数构造方法。实验结果表明，新方法相对现有方法具有更好的相干斑抑制能力和目标边缘特征增强能力，等效视数和边缘清晰度均提高了3倍左右。

介绍了在用两步离子交换方法制作光功分器中,在高斯分布为初始条件下采用平均法求出非线性两步离子扩散方程的折射率分布,与实验测出的折射率分布符合得很好。该法尤其对单模光功分器求其折射率更为简单和实用。