针对可见光通信(VLC)技术存在数据传输速率低、收发端同步困难等问题, 提出一种以彩色发光二极管(LED)阵列为发射端、手机摄像头为接收端的光学相机通信(OCC)系统。首先, 设计了一种特殊的帧结构来解决系统收发端同步问题, 并通过建立图像处理算法提取出彩色LED各通道灰度统计特性以区分LED颜色; 然后, 引入反向传播神经网络分类器提高颜色识别准确率; 最后, 以m伪随机序列作为测试数据进行系统通信误码率的测量, 研究发射端LED阵列刷新率、相机偏转角、传输距离、LED颜色数对误码率的影响。实验结果表明: 所设计的帧结构可以确保信息传输的稳定性; 当使用8种颜色进行信息传输时, 该系统可以在20~30 cm内实现误码率为10-6量级、通信速率为4.824 kb/s的实时通信。

为了解决量子图像处理中的图像增强问题, 提出了一种基于灰度级-彩色变换法的量子图像伪彩色编码方法。基于通用量子图像表示(GQIR) 模型, 对热金属码分段函数进行量子化, 并给出了该算法实现的量子线路图, 该量子线路设计分为量子 R 变换器、量子 G 变换器和量子 B 变换器三部分, 总的量子线路图所用基本量子门数为 2947。相比于经典伪彩色编码, 量子图像伪彩色编码基于量子态的叠加性和相干性, 实现了空间复杂度和时间复杂度的指数级降低。仿真实验结果表明该算法具有可行性。

为了减小编码光系统中的颜色耦合与颜色失衡的干扰, 提高形状与颜色重建的准确度, 建立了彩色编码光系统, 并对其所采用的编解码方法、颜色重建的两个相关环节及颜色校正方法进行了研究。首先, 给出了系统的彩色梯形相移强度比编解码法, 分析了编解码过程中存在的RGB基色相互耦合现象, 设计了应用Caspi模型硬件标定的颜色耦合校正方案; 然后, 给出了系统的逐点颜色重建法, 分析了颜色重建过程中由表面曲率导致的颜色失衡现象, 设计了利用表面几何信息校正颜色失衡的方案。实验结果表明: 校正后单一绿色图像中的红色分量值约为校正前的1/10; 单色表面色差约为01, 趋近于人眼颜色分辨率, 远低于校正前的04; 重建的单色复杂被测表面颜色均匀、视觉效果良好, 符合实际情况。提出的方法符合编码光系统抗干扰能力强的要求, 有助于提高形状与颜色重建的准确度。

针对红外图像对比度低、细节较差，且一般是黑白图像，不适宜于人眼观察，提出一种利用局部线性映射方法(LLE)的红外成像彩色化方法。该方法寻求灰度空间到色彩空间的映射，实现红外图像到彩色红外图像的转变，先将目标红外图像和彩色模板图像转换至YUV颜色空间，分离亮度和色彩信息;然后将目标红外图像的每个像素及邻域像素的灰度值串接成矢量，并均匀从彩色模板图像选取部分像素按相同方法串接成矢量，采用欧氏距离搜索最近邻并计算最佳的匹配系数，经色彩值(即U和V分量)计算将模板图像的彩色传递给目标红外图像后搜索亮度最大值的像素邻域并经自动阈值伪彩色编码处理，突出显示重要目标，得到处理后的彩色红外图像。将算法应用于实验室自主开发的热像仪，算法作用后的红外图像不但有了适于人眼视觉的彩色信息，而且用红、黄等敏感色突出了重点热目标，提高了人眼发现和识别目标的速度，实验结果表明，算法有利于侦察人员长时间的目标观察和识别目标。

为满足黑白摄像系统拥有识别彩色信息能力,特别是针对监控,勘察等实际应用领域的要求,在此提出一种新的伪彩色处理方法。该方法在镜头前简单地添加不同频带滤光片(红、绿、蓝),在RGB空间域内互补还原色调信息,实现摄像系统的非彩色转彩色能力。实验结果表明在通常的应用环境下(1~5m的拍摄距离,100~500lx的光强范围,±60°视场角之间),图像彩色化处理结果与实际颜色基本一致。该系统主要特点是图像附加信息量小,具有较高的可靠性、重复性和环境适应性,并且结构简单,成本低。

针对彩色编码条纹投影轮廓术中，被测物体表面颜色易与投影条纹颜色发生干扰的问题，提出了一种新的基于互补色编码条纹投影的三维测量方法。先后向被测物体投影一幅主彩色编码正弦条纹图和一幅与前者包含的彩色编码条纹颜色互为补色的彩色条纹图。利用两者颜色互补的特点，判断两幅图像中对应像素点的颜色状态来确定其在主彩色编码正弦条纹图中所属条纹的正确颜色，解决物体表面颜色干扰导致的条纹颜色误判问题，得到准确的彩色编码信息。采用傅里叶变换法获取主彩色编码正弦条纹图中包含的正弦条纹的包裹相位，基于彩色编码信息展开相位。实验表明，提出的方法能有效降低被测物体表面颜色对投影条纹颜色的干扰，可靠地实现物体的三维测量。

针对条纹投影术提取物体高度信息的问题，提出了一种新的基于彩色光栅投影的三维测量方法。对选取G分量为255，R，B分量各取0或255而组成的青、白、黄、绿四色遵循格雷码原理进行编码，然后将G分量作正弦调制形成投影光栅投向被测物体。提取采集到的光栅变形图中G分量，利用傅里叶变换方法得到其初始相位；同时对采集到图像中的R，B分量作阈值迭代分割而G分量自动赋值为255,综合三分量信息得到条纹颜色信息进而获取条纹的周期信息，从而展开相位。全过程仅需投影一幅彩色光栅图就能完成三维测量，实验结果表明该算法易于实现，在测量实时性和精确性上表现良好。

研究基于色彩传递的单波段热成像自然感彩色化处理算法,提出一种应用伪彩色编码突出显示热目标的方法。方法首先选定适当的参考图像并对亮度通道做线性变换,然后基于通道间相关性很小的lαβ颜色空间,利用图像像素邻域亮度通道的均值和标准差进行像素间的相互匹配,将参考图像的色彩传递给单波段红外图像,最后寻找色彩传递结果图像中亮度接近最大值的像素,将它们的颜色映射到彩虹编码的高温端,以红色调突出显示。算法用于几种场景类型的单波段红外图像,得到了色彩自然感较好的彩色化热图像,能够避免长时间观察热图像造成视觉疲劳的问题; 突出场景热目标,在保留背景深度感的基础上,可有效提升观察者的目标识别能力。

利用红外热成像系统可将物体的热分布转化为可视图像，并在监视器上以灰度级或伪彩色显示出来，从而得到被测目标的温度分布场。根据热成像测温原理以及红外图像的特点，在对室温热成像系统研究的基础上，对红外图像伪彩色编码进行了研究，提出一种新的伪彩色编码方法，即自动阈值法。利用自动阈值法可以在室温环境下，对目标的温度及其分布进行测量。在TMS320C6202和FPGA室温热成像系统中对提出的方法进行了验证。实验结果表明，该方法可使红外图像层次分明，容易分辨出不同的温度区域。

为了克服光学三维传感中相位恢复困难的问题，提出了一种基于最大色差彩色组合编码的三维面形测量方法。这种方法的特点之一是使得垂直于条纹方向特定长度的颜色序列是唯一的，从而建立了空间位置与颜色的对应关系。特点之二是相邻条纹之间具有最大色差，因而具有最大可区分性。将得到的彩色组合条纹投影到物体表面得到变形条纹，通过计算各种颜色条纹相对参考平面上条纹移动的距离，可以恢复出物体的高度。实验证明，该方法需要获取的图像少、计算时间少、精度较高，具有很强的抗干扰能力。