针对水下图像对比度低、颜色失真、可见度低等问题，提出了一种基于场景深度估计和背景区域分割的复原方法。首先，利用多方向斜梯度算子和各颜色通道的衰减差估计图像的场景深度。然后，利用场景深度估计过程中得到的梯度和色差信息将图像的背景与前景区域分离，并分别在背景和前景区域估计背景光和透射率。在得到背景光和透射率图后，基于水下成像模型对前景区域进行场景恢复，同时采用在HSV颜色空间直方图拉伸的方法对背景区域进行对比度增强。最后，通过设置过渡区域权重图对前景和背景进行融合得到最终的复原结果。实验结果表明，所提方法能更准确地估计背景光和透射率，在对比度增强、色彩修正及清晰度提升等方面具有良好的性能。与经典的方法对比，所提方法在UIQM、UCIQE、FDUM和FADE等4个客观质量评价指标上的提升均超过15%。

相位解包裹是光学干涉测量的关键环节，要求计算速度快、精度高、适应性强。根据包裹相位不同级次间存在明显边界的特点，本文提出数学形态学区域分割的快速相位解包裹算法。首先，采用数学形态学提取边界并分割相位区域。然后，计算区域之间的相位差异以确定各区域的相位级次和抬升值，判断边界点归属以确定边界各点抬升值。最后，根据抬升值对各区域相位进行整体抬升，最终获得空间上连续分布的相位。仿真和实验表明：基于数学形态学的解包裹算法对于1 000×1 000 pixels像素的相位处理时间在1 s以内，仅为经典的最小二乘算法用时的1/4，且相位自身边界、无效区域、噪声等因素对解包裹效果并无影响。该算法具有速度快、适用性强、精度较高等优点，在动态光干涉、光全息、光栅条纹投影轮廓测量等对运算速度要求较高的测量场景中有广泛的应用前景。

开放式肝脏肿瘤切除手术是治疗肝脏肿瘤的最有效方法，基于双目结构光的术中肝脏表面三维重建对肿瘤的精确定位起到至关重要的作用。但由于手术环境光照和双目相机采集图像的位置等因素，将造成相机拍摄的图像出现局部亮度饱和问题，进而导致肝脏表面三维重建缺失。为此，本文提出基于不同反射率区域分割投影算法制定的自适应最佳条纹光栅的方法来解决该问题。先建立肝脏表面光照的物理模型和双目系统下的肝脏表面光照示意图并分析肝脏表面局部亮度饱和的影响。接着，利用肝脏表面不同位置的反射率不同，进行区域划分，根据不同反射率的区域分割投影算法来计算自适应最佳条纹光栅的强度，实现肝脏表面的分区投射。然后，将左、右相机图像中的饱和点转换到投影仪投射的条纹图像中并通过局部亮度饱和实验来验证本文提出的方法对克服肝脏表面局部亮度饱和问题的有效性。最后，通过猪肝实验结果表明：采用本文提出的方法后，三种不同手术状态下因局部亮度饱和而导致猪肝三维重建表面的缺失比率分别从1.1%、2.9%和1.4%降至0%，并且猪肝表面三维重建精度达到0.75 mm。本文的方法基本可以满足医生提出的术中肝脏表面三维重建精度1 mm以内并且重建表面无缺失的要求。

针对传统暗通道去雾算法对天空区域处理能力不足,复原效果常伴有色彩失真及光晕现象等问题,提出了一种结合天空区域分割和加权融合的去雾算法。利用天空区域的亮度特性设置众数约束阈值,将雾图分割为天空和非天空区域;结合不同滤波尺寸暗通道优势,构造融合暗通道;在天空区域分割的基础上采用加权技术获得更可靠的大气光值;设置过渡区域对天空和非天空区域的透射率进行结合。实验结果表明,针对含有天空区域的雾图,本文算法的去雾效果明显,改善了天空区域颜色失真的问题,并抑制了边缘区域的光晕效应。

设计了一种微小型光学元件尺寸的视觉测量系统。提出一种穹顶光和同轴光结合的暗场散射照明方案来突出元件的表面特征;利用子区域和全图的亮度差值进行光照补偿,以消除边缘重影;针对边缘局部亮度过高且不均的问题,使用基于区域分割的Otsu算法提取边缘。使用最小二乘法拟合元件边缘计算尺寸。实验结果表明:基于区域分割的Otsu算法测量长和宽的平均误差分别为1.5 μm和4.1 μm,较Canny边缘检测算法测量的结果,减小了10 μm以上,测量不确定度为0.5 μm和1.1 μm,较改进前的算法,受光照影响小,准确度和鲁棒性更高。

针对编队目标精细航迹起始的难题，提出一种基于距离统计特性的编队目标精细航迹起始算法。首先，建立编队整体跟踪航迹并进行调度探测，然后,对回波量测进行预关联及区域分割，建立量测确认矩阵及距离分布矩阵，最后,对距离分布矩阵进行特性统计并根据统计结果完成目标个体独立建航。经仿真验证，与修正的逻辑法、基于编队中心的航迹起始算法相比，所提算法在提高航迹正确起始率、抑制虚假航迹方面性能优势显著，同时具有良好的工程适用性。

传统图像去雾算法在处理亮度不均匀区域时可能会出现光晕现象,为了解决该问题,提出了一种基于边界限制的自适应双边滤波去雾方法。通过直方图分析方法,获得了明亮区域分割的阈值点,进而实现对明亮区域的分割,并求取了全局大气背景光的值。构造了自适应边界限制方法,获取了初始透射率图像,通过优化的自适应快速双边滤波方法对透射率图像进行了优化。运用改进的暗原色理论方法,获取最终的去雾结果。通过主观和客观实验分析,可得该方法在视觉效果和效率方面优于当前的去雾方法。