针对颜色衰减先验去雾算法存在的透射率估计不准确、整体颜色偏暗及去雾效果欠佳等问题,提出一种基于改进动态大气散射系数函数的图像去雾方法。首先,定义大气散射系数,其为一种图像景深与图像景深指数函数乘积形式的函数。其次,利用平均梯度和信息熵相结合的归一化综合评价参数(CEP)对随机选取的非均匀雾图像进行实验,确定动态大气散射系数函数的两个最佳参数分别为1.3和0.5。最后,借助天空区域透射率纠正算法来校正动态大气散射系数函数。实验结果表明,所提方法能够有效地解决原去雾算法存在的问题,从而进一步提升了图像去雾效果。

针对暗通道先验去雾算法存在的光晕现象、大气光值选取不准确等问题,提出了一种基于暗通道补偿与大气光值改进的图像去雾方法。为减弱图像景物边缘处的光晕效应,提出了一种基于暗通道补偿模型的解决办法,利用加权通道差值的方法识别光晕区域,通过腐蚀、融合等处理修正该区域的暗通道值,采用线性融合的方式与原暗通道进行融合,实现对暗通道的补偿。针对大气光值选取不准确的问题,改进了四叉树分割方法,即增加相邻区域比较的策略,使该算法可以更加精确地获取大气光值,使恢复后的图像更加清晰自然,细节保留更加丰富。借助大气散射模型与优化后的透射率恢复无雾图像。实验结果表明,本文方法能够有效地去除光晕效应,准确地获取大气光值。

为分析陶瓷碗表面缺陷的形状、位置及方向等三维信息,提出了一种基于多幅图像的局部点云重建算法。该算法首先利用已标定的双目摄像头从任意角度获取多张表面缺陷图片,然后采用FAST+SURF+FLANN图像特征点提取及匹配算法得到准确度高的匹配点对,最后采用运动恢复结构算法并结合基于面片的多视角立体重建算法,实现二维表面缺陷的局部三维重建。由于局部三维重建无法很好地描述缺陷方向及位置信息,因此采用手动增加特征点的方法实现陶瓷碗表面的全局重建。结果表明,缺陷重建效果较好,缺陷位置、方向及形状信息完整。

提出了一种基于机器视觉的陶瓷碗表面缺陷检测方法，该方法主要通过Kirsch算子和Canny算子的结合来实现表面缺陷的边缘检测。采用传统Kirsch算子的8个方向模板分别对图像上的每一个像素点进行卷积求导，选取最大模板，确定其边缘方向，结合Canny算子信噪比高、检测准确度高、边缘细节保留好等特点完成表面缺陷的检测，通过缺陷的几何特征判断是否存在缺陷。实验结果表明，该算法很好地抑制了噪声干扰，提高了边缘定位准确性及检测准确度，在保留边缘信息的同时避免了伪边缘的出现。

基于暗原色先验理论在图像的去雾方面有非常好的效果，提出了一种将暗原色先验理论用于大气能见度测量的方法，克服了气象能见度仪成本昂贵且难以大范围架设的缺点。对拍摄雾霾图像的不同区域进行亮度分析以便选择合适的目标区域进行透射率估计，通过优化去雾系数并使用引导滤波细化透射率获取较为准确的透射率，从而求得大气消光系数及大气能见度。将大量雾霾图像处理的结果与前向散射仪(CJY-1G）测量的数据进行比较，二者基本一致，本方法与CJY-1G测量结果的误差在±15%之内，符合能见度观测的应用要求。

将压缩感知后引入噪声的信号恢复作为研究对象,建立了信号恢复模型,以解决工程领域中广泛存在的噪声问题。由于传统的算法无法实现压缩后引入噪声的信号恢复,本文提出了用阈值收缩迭代算法来实现含噪信号的恢复。分析了算法原理,对压缩感知后加入高斯随机噪声、5%和10%密度的脉冲噪声分别进行了信号恢复仿真,并与正交匹配追踪(OMP)算法和平行坐标下降(PCD)算法进行了比较。结果表明,阈值收缩迭代算法对无噪稀疏信号基本可以做到完全恢复;对压缩后含噪信号的恢复具有较强的鲁棒性,只在峰值处出现了较明显的误差,通过增加测量矩阵行数和迭代次数可以提高抗噪性能。实验显示：本算法在处理高斯噪声和低密度脉冲噪声时具有明显优势,在处理高密度脉冲噪声时略优于另两种算法。

在传统离散全变差模型的基础上, 利用低维投影思想, 建立了元素可分离的全变差模型; 结合Frobenius范数, 根据图像的凸性, 提出利用凸优化方法求解元素可分离的离散全变差问题, 并将其应用于图像去噪.仿真表明:对于添加方差为0.1的随机噪音的256×256图像, 去噪后峰值信噪比可达到28.5 dB左右, 并且能有效地保持轮廓和细节, 说明该方法对随机噪音具有良好的去除能力; 通过改变迭代次数可灵活平衡计算速度和准确度以适应不同的去噪要求.

脉冲噪声是导致图像退化的主要原因之一，低密度脉冲噪声去除比较容易，但高密度比较困难。为了有效去除高密度的脉冲噪声，提高边缘和细节纹理的保持能力，提出了一种基于莫罗(Moreau)包络平滑l1/全变差范数(l1/TV)模型的脉冲噪声去除方法。此方法具有修复前后图像对比度和形态不变，不易产生局部模糊等优点。由于l1/TV模型中的两个目标函数均为不可微凸函数，无法直接求解，提出了利用解耦形式的Moreau包络对全变差范数进行平滑化处理，平滑后的函数是原函数的可微紧下界，具有迭代形式的解析解，证明了它也是原函数的解。仿真表明该算法具有很强的去噪能力，并能较好地保持边缘和细节信息。此外，还提出了该算法的加速策略，可以大大提高收敛速度。

空域重叠的模糊和噪声引起图像退化，修复通常比较复杂。为简化图像修复，提高修复质量，提出利用二阶逼近算子将传统图像修复中既含噪声又含模糊的双退化模型转化为只含“动态噪声”的单退化模型。在传统全变差模型的基础上，提出了一种利用低维差分投影的思想，建立元素可分离的全变差模型，利用一阶梯度下降算法解决“动态噪声”问题。仿真结果表明，该方法适用于多种退化模型，即使在强退化环境下，依然可以有效地去除噪声和模糊，保留图像边缘和细节信息，使退化图像恢复到较理想的状态。

用红外飞秒激光逐点刻写低阶光纤布拉格光栅(FBG)，光束精确聚焦到光纤纤芯形成很小的光斑是至关重要的。把光纤看作柱透镜，理论分析和用Zemax软件仿真了单个物镜聚焦和柱透镜物镜组合聚焦两种情况下光纤纤芯的光斑尺寸。单个物镜聚焦时光纤纤芯的光斑尺寸理论计算为0.67 μm×84 μm，仿真为2.6 μm×76 μm；柱透镜物镜组合聚焦时光纤纤芯的光斑尺寸理论计算为3.76 μm×0.67 μm，仿真为4.1 μm×2.2 μm。发现利用柱透镜物镜组合聚焦在纤芯能得到很小的光斑，光纤轴向尺寸大大缩小，这为制作低阶光纤布拉格光栅提供了可能性和基础。