作为前景广阔的高动态对比度显示系统，基于Mini-LED背光的液晶显示受到越来越多的关注。由于背光分区和液晶漏光问题，Mini-LED背光LCD中出现光晕效应，降低了图像质量。为了准确再现不同参数下的光晕效应，建立了精确的Mini-LED背光LCD显示系统光学模型。基于该模型设计了系统的视觉感知实验，研究不同Mini-LED背光分块大小、不同LCD对比度以及不同背光调制算法下，人眼对光晕效应的感知效果。实验结果表明，Mini-LED背光分块大小和调制算法对光晕效应有显著性影响，而LCD对比度对光晕效应感知无显著性影响。随着Mini-LED背光分块大小的增大，光晕效应显著增强。背光分块视角在0.5°及以上时，受测者能够较容易地感知到光晕效应。同时，主观实验结果和客观评价结果具有较高线性相关性。研究结果可为Mini-LED背光LCD显示系统的设计提供理论参考。

针对暗通道先验法中存在的透射率估值不准确、景深处易产生光晕效应、天空区域颜色失真以及算法实时性差等问题，提出了一种暗通道和全局估计结合的图像快速去雾方法。首先，求取图像中每个像素点R、G、B三个颜色通道强度值的最小值，采用大气散射模型结合全局估计的方法，并利用一种简单、快速的线性模型，求得无块状效应的透射率值；然后，再与暗通道先验法求得的粗略透射率进行线性融合；之后，根据有雾图像特点，对透射率值进行自适应调整，使得透射率估值更准确；最后，复原出去雾后的清晰图像。实验结果表明，所提方法得到的透射率值更准确，能有效地复原出图像的细节信息，避免光晕效应和颜色失真问题；同时，算法的处理速度更快，能更好地满足对实时性要求很高的视觉系统。

白光扩展光源的低空间相干性,使得相位像不可避免地会遭受光晕效应的影响。基于此,提出了一种基于希尔伯特变换的快速消除光晕效应的方法。该方法不需要样品的任何先验知识,只需对测量相位像的导数作希尔伯特变换,并将变换后得到的图像和原测量图像中正确的高频数据和低频数据准确混合,即可有效地消除光晕效应,并保留白光相位成像系统的高分辨率。将所提方法应用于实验获取的白光衍射相位像数据,包括标准聚苯乙烯微球数据和活体血红细胞数据。实验结果表明,所提方法可以快速有效地消除白光衍射相位像的光晕效应。

本文根据大气场景成像过程中的偏振效应原理, 建立偏振成像方程, 提出一种基于两幅偏振化方向互相垂直的图像复原新方法。该方法从多幅偏振图像复原原理出发, 结合大气散射物理模型推导出新的偏振图像复原方程; 采用双边滤波原理估算偏振图像大气耗散函数; 结合图像评价指标自适应调整大气耗散函数, 寻找最佳雾浓度分布; 选取合适参数调整方法解决含有大面积天空区域雾霾图像复原所产生的晕轮效应。对采用传感器和KENKO CPL67MM偏振滤镜所获取的偏振图像进行大量实验测试, 并和当前较具代表性的单幅图像复原方法进行比较分析。结果表明, 本文的多幅偏振图像复原方法取得了更好的图像复原效果。

研究了微光夜视系统输出图像中光晕尺寸和灰度分布与系统参数之间的关系, 建立了系统光晕效应的定量化表征模型。首先分析了系统输出图像中光晕的产生机理; 其次依据微光夜视系统成像原理, 通过分析光电阴极产生的光电子数及初角度分布、光电子在光电阴极与微通道板之间的运动、光电子与微通道板非开口壁碰撞后的运动规律及微光成像系统各环节对能量的逐级传递, 研究了光晕的定量化表征方法; 结合上述理论研究, 建立了光晕的数字仿真模型。结果表明: 所提出的光晕效应表征模型能够与实验结果中光晕的灰度分布及尺寸较好地吻合; 随着强光源能量增大, 系统光晕效应越明显, 光晕效应对系统成像质量影响越大。

针对现有图像去雾方法处理效率低, 天空部分处理效果欠佳以及去雾图像视觉效果不理想等问题, 提出了一种快速大气光幂去雾算法。提出的算法是对全球环境光值和大气光幂值求取方法的改进。首先, 采用高斯低通滤波求取雾气图像低频区, 应用循环四分图算法在低频区得到全球环境光值A; 其次, 采用暗原色优先算法获取初始大气光幂值, 结合自适应各向异性高斯滤波处理大气光幂; 最后, 采用色调调整增强图像细节, 使图像逼近于无雾场景。实验结果表明, 本文算法能消减图像景深突变处的晕轮效应, 亮度、对比度和细节信息处理效果较好, 不仅较完整地保留了边缘细节, 而且显著提升了处理效率, 同时具有较高的鲁棒性和实时性。

通过分析大气粒子对光线的多次散射作用，利用大气点扩散函数作为卷积核，基于暗原色图像复原理论，建立了基于多次散射的雾天成像模型，并以函数形状相似性为依据，利用广义高斯分布定量估计出大气点扩散函数核函数在图像域下的相关参数.针对传统暗原色理论以固定大小图像区域估计透射率的不足，提出了基于超像素分割获得景深一致的图像分块方案，通过区域合并，获得更为精准的天空检测效果；基于暗原色先验理论分别估计天空和非天空区域的透射率，并对天空区域的透射率进行修正，不但减少了天空色彩失真，同时也消除了复原结果的光晕现象.本文从主观和客观两个方面将所提出的去雾方法和其他算法进行了对比，结果表明，本文提出的去雾算法能够在较短的运行时间内获得对比度较高、细节信息丰富的去雾结果，具有较好的鲁棒性.

为降低LED背光源的功耗，提高LCD的图像显示质量，提出了一种LED背光源动态调光二次修正算法。采用平均值法得到分区的初始背光灰度值；为了解决灰度截断问题，根据分区灰度最大值与平均值的差值进行第一次修正；为了抑制调光带来的光晕效应，采用空间滤波法进行第二次修正。采用侧入式LED背光源的1168 cm(46 in)LCD实验结果表明，采用该算法后，LED背光源平均功耗降低至7302%，灰度截断率为049%，平均PSNR值为6721 dB；典型图像对比度最大达到28 600∶1，显示图像的光晕效应有了明显的改善。二次修正算法能够有效降低背光功耗，增强图像显示质量。