红外成像系统中一直存在着非均匀性的问题, 针对红外大动态范围成像等任务对改变成像系统积分时间的需要, 提出了一种利用像素级辐射自校正技术的可变积分时间的非均匀性校正方法。通过辐射自校正为红外探测器中的每个像元建立辐射响应方程以估计出场景的辐射通量图, 利用线性校正模型对辐射通量图进行校正, 实现任意积分时间下的非均匀性校正。该方法的有效性通过高分辨率碲镉汞红外探测器进行了验证。

针对在提升高动态范围红外图像中潜在或弱小目标细节的同时, 还需兼顾噪声抑制、对比度增强的问题, 提出了一种基于引导滤波图像分层的动态范围及细节增强算法。对背景层采用平台直方图均衡算法进行压缩, 对细节层先采用中值滤波进行去噪, 再采用非线性映射对细节中潜在的弱小目标细节进行增强, 最后按照一定权重合并得到细节增强后的图像。综合主、客观实验结果, 相对于映射类、直方图均衡、双边滤波分层增强等算法, 该算法能够在动态范围压缩的过程中提高红外图像目标场景的对比度, 突显其纹理特征, 取得良好的细节增强效果。

为了解决高动态红外图像在常规显示设备上显示时容易出现图像整体对比度低、弱小目标细节模糊等问题，提出了一种基于引导滤波图像分层的红外图像细节增强算法，并从算法理论分析和仿真结果两方面验证了引导滤波具有更好的边缘保持能力，能有效避免增强后出现“伪边缘”的缺陷。另外，针对原始全局的引导滤波算法对整幅图像各个区域使用相同的规整化因子，容易产生“光晕”现象的缺陷，本文在局部方差加权引导滤波算法的思想上，提出了基于 LoG边缘算子的加权引导滤波算法。实验结果表明本文算法具有良好的细节增强效果，特别是对图像中的弱小目标；另外，相比目前应用广泛的双边滤波算法，本文算法运行时间要快得多，具有实时处理的应用前景。

主要论述了一种基于引导滤波器图像分层的高动态范围红外图像增强算法，通过引导滤波器将原始红外图像分解成基本层和细节层，再对它们分别采用相应的γ 变换进行压缩，最后按照一定比例将两部分重新合成，从而在保留图像细节的同时有效地使红外场景得到高动态灰度显示。引导滤波器不依赖于滤波半径与图像灰度值范围，执行效率更高，计算速度更快；另外，引导滤波器是局部线性模型，边缘保持特性更好，能克服其他滤波器在图像灰度变化比较剧烈的边缘易出现梯度翻转，造成图像出现“伪边缘”的缺陷。实验结果表明，通过本算法增强后的红外图像，不论是人眼的主观评价还是客观评价，都具有较强的细节增强能力和较佳的视觉表现，且具有实时处理的前景。

传统的LOG（高斯-拉普拉斯）算子，由于高斯函数关于中心对称，故它具有各向同性的特点，不能对不同方向的边缘进行有效地检测。基于此，建立并推导了一种改进型的LOG 算子，引入了尺度参量和角度参量，改进后的LOG 算子是各向异性的，能对不同方向的边缘更有效地检测，从而能更好地增强图像中目标细节。将这种改进后的LOG 算子用在InGaAs 宽光谱红外器件上，对其所成图像进行图像增强，经过在MATLAB 里对于同一幅图像进行比较试验，结果表明相比于传统的高斯-拉普拉斯算子，改进型LOG 算子检测到的图像边缘更多，同时对噪声的抑制效果更好，图像细节增强效果更好。

提出一种在光子晶体十字波导中加入点阵缺陷的特殊结构波导。采用时域有限差分法(FDTD)对该结构的导波特性进行数值模拟, 计算结果表明：含缺陷结构的光子晶体波导的透射光谱较不含缺陷结构光子晶体波导的透射光谱带宽变得更窄, 此结构具有窄带滤波作用。当改变波导中缺陷结构折射率取值时, 该波导透射光的中心频率随缺陷介质折射率的增大而线性减小。改变中心缺陷介质柱直径时, 该波导透射光波中心频率随介质柱直径的增大也呈逐渐减小趋势。这种光子晶体十字波导可作为一种窄带滤波器、分光器和可调式选频器等器件, 具有一定的应用前景。