随着传感器技术的不断发展，三维点云被广泛应用于自动驾驶、机器人、遥感、文物修复、增强现实、虚拟现实等领域的视觉任务中。然而，直接应用收集到的海量原始点云数据得到的效果不佳，因此，基于深度学习的点云处理方法受到了越来越多的关注和研究。本文综述了近6年来基于深度学习的三维点云处理方法的研究进展。首先给出了三维点云的基本概念和获取方式，简述了4种点云处理任务；然后针对点云去噪和滤波、点云压缩、点云超分辨率以及点云修复-补全-重建任务，重点阐述了相应的深度学习方法的原理，并分析了其优缺点；随后介绍了22种点云数据集和4类评价指标，同时给出了性能对比结果；最后探讨了点云处理方法目前存在的问题，并对未来的研究趋势进行了展望。

三维点云边缘提取算法已被广泛用于海岸线的提取中。相较于海岸线，河岸线存在高程变化大、易被树木遮挡等问题，将海岸线提取算法直接应用于河岸线提取存在较多的局限性。本文提出了一种基于线扫描激光点云的复杂环境下河岸线精确提取的方法，实现了河流岸线高程不一致、河岸被树冠遮挡情况下河岸边缘点的精准提取。设计了一种自适应高程阈值动态调整方法，通过对高程进行实时统计，使得高程阈值能够自适应地变化并克服树木遮挡造成的岸线不连续的问题，以此获取更加真实的岸线信息。同时，将法向渐变作为约束条件，能在实现对提取的边缘点云滤波的同时构造出完整、平滑的河岸矢量线。最后，利用真实无人机载激光雷达数据验证了本文所提方法的有效性和精度。本文方法获取的岸线与真实岸线的均方根误差分别为0.2018 m和0.2675 m，本文方法获取的河岸线具有较高的完整性。本研究为复杂情况下的河岸边缘提取提供了一种高效精确的方法。

超快激光X射线单发照相技术具有高时空分辨能力，是观测高速运动物体形态参数如内部结构、平面性等的重要手段。但由于激光X射线脉宽在皮秒或飞秒量级、X射线能谱宽、成像环境复杂等原因，导致X射线图像背景干扰噪声大、对比度低，物体形态结构准确识别和测量难度大。在传统对比度限制直方图均衡化（CLAHE）图像增强算法的基础上，提出了一种多尺度融合的改进直方图均衡化（IHEMF）算法。该算法增加自适应裁剪阈值以适应每个区域特征，并利用亮度和梯度幅值信息将增强后图像与原始图像全局融合，最后对融合后图像去噪得到最终图像。该算法既能提高感兴趣区域的对比度噪声比（CNR），又具有很好的保边界特征的能力。对高速飞片的静态、动态、终态等典型状态下X射线图像进行处理，CNR分别提升50.97%、90.43%和96.84%。实验结果表明所提算法在噪声抑制和结构保真方面优于其他算法，可为准确解读高速运动物体形态表征参数信息提供重要技术支撑。

为解决高分辨率、高刷新率微显示器存在的传输数据量过大的问题，针对人眼视觉特性以及数字驱动硅基有机发光二极管（OLED）微显示器的扫描方式，提出基于非对称椭圆中心凹最小可觉差（JND）模型的位平面图像压缩算法，并针对该算法设计了相应的硅基微显示控制器，在现场可编程门阵列（FPGA）平台上验证算法的可行性。实验结果表明，与当前其他JND模型相比，该模型更加符合人眼视觉特性，基于该模型的位平面图像压缩算法能够在不影响人眼主观感受的前提下，对图像进行较大程度的压缩，图像平均压缩率可以达到39.573%，能够有效降低微显示器中的传输数据带宽。

利用漫反射表面全息图记录原理，结合声波扫频激励方式，针对壁画文物表面及亚表面存在的裂纹、空鼓等缺陷检测需求，本团队研制了便携式数字全息形变检测系统；采用基于高斯1σ准则和直方图分割消除声波振动引入的背景相位，实现缺陷与背景信息的剥离，并将研制的系统应用于北京故宫博物院内壁画文物的原位检测与分析。结果表明：声波激励可以有效激励表面或亚表面微观缺陷形成异常干涉条纹；基于所提出的背景相位消除算法能有效提取缺陷的位置和轮廓特征，实现被测壁画表面微观裂纹或亚表面空鼓、异常结构的检测与分析，为壁画健康诊断、修复和保护提供可量化的参考依据。

红外数字全息具有强穿透性，可以透过烟雾成像，但研究发现在烟雾环境下，红外数字全息重建像存在部分阴影区域，不能满足对成像质量的要求。为此提出了一种透烟雾红外数字全息像的亮度增强算法。该算法首先使用双边滤波器去除图像的散斑噪声，然后利用二值化、边缘提取、形态学算法分割阴影区域，最后使用基于Tent优化的麻雀搜索算法寻找阴影区域与明亮区域的类间方差最小值，实现增强阴影区域亮度的目的。在烟雾环境下进行实验，拍摄一系列红外全息图后，选取一个完整烟雾周期内的六张样本图像进行处理。实验结果表明，经提出的算法处理后，图像的峰值信噪比（PSNR）、均方误差（MSE）和特征相似度（FSIM）值都优于其他图像增强算法，验证了此算法对透烟雾红外数字全息图像阴影区域亮度增强的有效性与优越性。

搭建了基于空间光调制器的非相干光照明全息记录系统，建立了系统的波动数学模型，获得了系统的点扩展函 数、横向放大率以及再现距离的具体表达式。实验给出了分辨率板的相移数字全息图和重建像，然后对两个非荧光 骰子进行全息拍摄，在不同平面实现了数字聚焦。给出了该系统下的彩色全息实验结果。结果表明这种非相干光照 明全息系统可以快速获取三维物体的全息图，再现时结合相移算法可以得到无零级像和共轭像的高质量重建像。

基于GaAs衬底采用全息光刻和湿法刻蚀技术制备周期孔阵图形。得出全息光刻双曝光最优曝光时间为60 s。采用H3PO4∶H202∶H2O=1∶1∶10 配比的刻蚀液，得出最佳刻蚀时间为30 s。扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试图片显示，孔阵周期为528 nm，刻蚀深度为124 nm，具有完美的表面形貌及良好均匀性和周期性。

理论及实验分析了三次相位板的偏心对波前编码成像的影响。理论分析得到相位板倾斜和偏心后的波前编码系统的光瞳函数相位项的表达式。分析表明，当仅有偏心时，相位板位置变化会产生相位因子的变化效应和离焦量的改变，它们均与相位板的偏移量相关。同时仿真结果表明，偏心会改变点扩散函数(PSF)的能量分布及PSF包络的两条直角边长度，降低系统的调制传递函数(MTF)值；z 向偏心对PSF 的影响小于x 向或y 向的偏心对PSF 的影响。实验结果表明，偏心在一定的范围内对PSF 的影响较小，复原图像在焦深范围内的清晰度一致性较好；但是偏心会降低焦深延拓率。实验结果与理论分析结果具有良好的一致性。研究结果对基于相位掩模板的波前编码系统在空间光学系统、显微系统、红外成像等领域的应用具有较高的参考价值。

针对经典的暗原色理论算法在处理雾天图像时，图像的边缘光晕现象，图像的色度、色调、亮度失真等问题，提出基于全变差(TV)模型的暗原色理论雾天图像增强算法。基于暗原色理论数学模型，粗略的获取透射率图像，并在此基础上，通过引入TV 模型，对透射率图像进行保边平滑优化，为避免图像中高亮度区域出现光晕失真现象，结合容差机制，判断图像中的天空区域，对透射率图像进行修正，根据暗原色理论的数学模型反向求解，获得复原后的图像。通过主观观察和客观评价，在整体和细节方面该算法比经典的暗原色算法有更好的处理效果。