针对海洋复杂成像环境导致的水下图像出现颜色衰退、对比度低等问题, 提出一种改进的带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-Scale Retinex with Color Restore, MSRCR)与限制对比度自适应直方图均衡化(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)多尺度融合的水下图像增强算法。首先, 采用带有导向滤波的 MSRCR算法解决水下图像颜色衰退的问题; 其次, 采用带有 Gamma校正的 CLAHE算法以提高水下图像的对比度; 最后, 对经过改进的 MSRCR和 CLAHE处理后的图像进行多尺度融合以获得细节增强后的水下图像。实验结果表明, 和其他算法相比, 文中算法的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)平均提高了 9.3914、结构相似性(Structural Similarity Index Measure, SSIM)平均提高了 0.3013、水下图像评价指标(Underwater Image Quality Evaluation, UIQE)平均提高了 4.7047, 能实现水下图像的有效增强。

为了进一步提升红外图像的亮度和对比度, 同时保持图像的自然效果, 提出了基于自适应Gamma校正的红外图像增强算法。用改进的双边滤波作为Retinex的中心环绕函数, 以提取红外图像的低频和高频部分, 即基础层和细节层。对基础层图像进行自适应于暗区像素占比的Gamma校正, 以提升图像的亮度和清晰度, 而对细节层图像进行自适应的分段线性拉伸, 进一步提升图像的对比度。实验结果证明了本文方法的有效性, 相对于现有的方法, 本文方法增强后的视觉效果更清晰、细节信息更丰富。

在红外图像处理过程中, 提高图像的对比度, 抑制噪声以及突出图像细节尤为重要, 针对这些问题, 提出了基于特征融合的红外图像增强算法。以引导滤波为基础对图像进行平滑分层, 得到基本层和细节层, 基本层采用CLAHE算法扩展低频分量的范围, 而对于细节层采用Log算子与Laplace算子分别处理, 依据梯度因子的权重信息获得融合细节层; 采用基于梯度因子的Gamma校正抑制细节层较亮区域增强, 防止过增强; 在得到增强的基本层与细节层后, 根据细节特征信息来进行图像融合, 得到实验结果。通过不同红外场景的结果分析, 该算法达到了增强边缘与抑制噪声的效果。

针对当前流行的图像去雾算法存在去雾过度造成图像颜色失真, 或者去雾不足等问题, 提出了一种自适应gamma校正估计的图像去雾算法。首先根据图像亮度, 利用不同的gamma校正函数拟合不同场景深度下有雾图像与无雾图像之间的关系, 自适应估算出无雾图像最小通道, 并通过引导滤波算法进行修正, 保持局部区域内线性的关系, 进而根据大气散射模型得到初始透射率,然后通过高斯相对性进行优化; 另外, 通过增加搜索领域, 将有雾图像的蓝色通道上半部分作为输入对四叉树算法进行改进, 得到场景最深处所对应的有雾图像像素值作为大气光值; 最后通过gamma校正函数对复原图像的亮度进行增强。实验结果表明复原图像的对比度、平均梯度分别平均提高了40.66%, 20.98%, 并具有较高的信息熵。上述算法去雾显著, 复原图像具有较高的清晰度。

基于结构光的主动视觉测量技术因具有诸多优点在工业测量领域得到广泛应用,而投影仪和相机组成的测量系统的Gamma非线性、系统抖动以及噪声等因素,均易导致相位和三维测量结果出现较大误差。针对测量系统出现的Gamma非线性问题以及投影仪亮度分布不均匀导致Gamma值不同,投射单一灰度的图像于表面光滑的均匀白板,利用灰度特征对采集图像进行分区和直方图统计,建立不同区域的模型后,进而完成对初始相位的补偿。在求解相位之前,为避免系统抖动和噪声影响相位误差对图片进行预处理。将该方法应用于实际测量中,相位精度和测量精度大幅提高,该方法比已有的消除Gamma非线性影响的方法更简单方便。

Gamma畸变是影响条纹投影三维测量精度的重要因素，为提高条纹投影系统的测量精度，通过分析Gamma值与谐波系数的定量关系研究了一种准确、简便的Gamma 系数预标定技术。在仿真实验中，通过该方法将Gamma校正前后的相位平面与标准相位平面之间的误差降低了一个数量级，提高了测量精度。搭建了条纹投影实验系统，对人嘴雕像进行三维重建，并对Gamma畸变校正前后的测量结果进行了对比分析，验证了该方法的有效性。

系统参数标定是结构光三维测量系统的关键问题之一，标定板特征圆圆心检测精度与投影仪、相机镜头gamma效应引起的相位误差是系统参数标定的主要误差来源。采用Sobel算子粗定位标定板特征圆的边缘点，以正交傅里叶-马林矩(OFMM)算子对边缘点进行亚像素定位，用椭圆拟合法确定特征圆圆心的方法提高标定板特征圆检测精度。同时，推导结构光三维测量系统gamma非线性数学模型，将计算得到的系统gamma值的倒数作为投影正弦光栅的指数以降低gamma效应引起的相位误差。实验结果证明了该方法的准确性，与不采用亚像素边缘检测与gamma校正相比，X、Y方向的标定精度分别提高约3.5倍与5倍。

阐述液晶空间光调制器的设计原理、工作流程和设计方法。对视频信号做简要分析,对视频信号处理过程进行详细阐述,给出了硬件的设计方法和软件的处理流程,对使用的芯片的功能进行详细解释,对系统功能进行验证。液晶空间光调制器是一种对光相位进行调制的光学器件,该设计成果对空间光调制器的研究和制作具有较大的指导意义。

数字投影和成像系统的Gamma非线性效应是导致相位测量轮廓术（PMP）测量误差的重要原因。目前大多采用多帧条纹图进行Gamma校正，使测量的实时性受到限制。提出了一种Gamma校正方法，利用正交光栅像的傅里叶频谱分布计算Gamma值，再根据此Gamma值对投影相移条纹进行Gamma逆变换，实现投影条纹输入值的提前校正，以获取具有良好正弦性的结构条纹，从而降低PMP相位测量误差。校正过程中只需一帧条纹图，而且考虑了测量系统的离焦效应。实验证实了该方法的有效性和正确性。