针对传统鬼成像方法恢复图像差导致的边缘检测困难,提出了一种建立在高通滤波基础上的鬼成像改进方法。随机生成的灰度图在被输入空间光调制器前先经高通滤波处理,通过关联运算恢复出未知物体不同方向上的高频分量,然后根据所使用的滤波方法以相应的重构方法恢复出边缘图像,实现在无需预知物体信息的前提下对未知物体的边缘检测。实验以Kirsch滤波和非下采样轮廓波变换(NSCT)为例,表明了相比于传统的鬼成像边缘检测方法,该算法得到的边缘图像在主观上平滑性更好,清晰度更高,在客观上其边缘信噪比和均方误差指标均有所优化。

针对夜间图像整体亮度低、图像细节多集中在较低灰度级范围内的特点, 本文提出了一种像素级自适应融合的夜间图像增强方法。首先, 通过高通滤波的方式滤除图像的大部分暗背景信息, 以整体增强图像各区域灰度细节; 然后, 将滤波后的图像与原始图像进行像素级自适应加权融合, 其中每个像素点对应的两个权值取决于滤波图像内对应像素值与目标模糊集、背景模糊集的接近情况: 越接近目标模糊集, 滤波图像对应像素权值增大, 同时原始图像对应像素权值减小; 越接近背景模糊集, 则相反, 以此来进一步增强图像的全局对比度, 增强视觉效果。实验结果表明: 增强后的夜间图像在灰度细节和全局对比度方面都得到了显著提高。对于320×256分辨率的灰度图像, 在CPU主频为3.0 GHz的硬件环境下, 处理时间小于10 ms。 采用本文方法处理的夜间退化图像的成像质量得到了明显改善, 且其良好的实时性能够更好地满足工程应用需求。

为解决基于传统时域高通滤波红外图像非均匀性校正算法存在“鬼影”现象以及固定图案噪声去除不彻底的问题, 提出了一种加权引导滤波和改进时域高通滤波相结合的非均匀性校正算法。首先, 利用加权引导滤波准确分离红外图像中的空域高频成分; 然后, 计算红外图像中像素点灰度值变化幅度; 最后, 在进行时域高通滤波时对红外图像中的运动区域和静止区域使用不同时间常数进行校正。采用两组真实红外图像序列进行实验, 并与经典的双边滤波时域高通, 均值滤波时域高通非均匀性校正算法进行比较。实验结果表明: 文中所提算法在主观视觉和客观评价指标方面优于其他两种算法, 有效降低了红外图像的非均匀性, 不会产生“鬼影”, 取得了较好的非均匀性校正效果。

针对太赫兹波段高通滤波器, 介绍了利用光刻工艺在镀有铝层的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上进行亚波长结构样品的实验室制备过程, 主要研究了亚波长矩形金属孔阵列结构对太赫兹波透射特性的影响, 并利用仿真软件对这种结构的高通滤波特性进行了理论分析。对矩形孔结构中孔的大小和金属线宽对高通滤波效果的影响做了数值分析, 并建立了相应的数学模型。

粒子场离轴滤波全息技术是减少背景噪声影响、改善粒子场再现像质量的有效方法。滤波器尺寸与再现粒子像密切相关，合适的滤波器尺寸有利于粒子的识别和测量。解析分析了高通滤波器尺寸、4F系统前焦距及粒径对圆形粒子离轴滤波全息再现像强度分布的影响规律，数值模拟了不同尺寸的高通滤波器对相同粒径粒子全息再现像强度分布的影响，并开展了离轴滤波全息实验。研究结果表明，高通滤波器可以有效提高粒子图像的对比度；粒子尺寸不变时，滤波器尺寸越小或4F系统前焦距越大，再现粒子像强度分布越均匀，同时边界梯度越大；滤波器尺寸和4F系统前焦距恒定时，粒子越大，再现粒子像内部逐渐呈现明暗相间变化的圆环，同时粒子边界越来越清晰。

非制冷红外焦平面阵列的固定图案噪声具有与条带噪声相类似的特性.通过对矩匹配算法和时域高通滤波算法的研究, 提出了一种多尺度时域矩匹配非均匀性校正算法.首先利用高斯金字塔对相邻帧待校正图像进行全局运动估计, 然后对各尺度的高斯金字塔和拉普拉斯金字塔分别进行时域矩匹配.对真实红外图像序列的实验结果表明, 该算法在提高收敛速度的同时可有效减少鬼影现象的出现.

时域高通滤波非均匀性校正是一种典型的基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正算法，但其易产生“鬼影”现象，影响校正效果.本文在时域高通滤波校正算法的原理基础上，分析了其校正过程中“鬼影”现象产生的原因，即由于全部图像信息的叠加而导致静止场景被滤除且运动场景会在当前位置留下反转的图像，从而形成“鬼影”.引入非局部均值滤波方法，提出了一种去“鬼影”的非局部均值滤波-时域高通滤波非均匀性校正方法.该方法首先采用非局部均值滤波将图像信息分离成高低频两部分（其中高频成分含有大部分噪音及非均匀性），并使用高频成分进行时域高通滤波算法中低通输出的递归运算，使得低通滤波后的图像含有较少的场景信息，从而可使校正输出图像含有较少的“鬼影”现象.采用两组真实红外序列图像进行验证，结果表明该算法不仅能获得较好的非均匀性校正效果，而且能较好地抑制时域高通滤波算法中的“鬼影”现象.

量子点半导体光放大器（QDSOA）具有更小的载流子恢复时间和更高的放大带宽，是光信息处理的理想器件。利用QDSOA三能级电子跃迁速率方程和光场传输方程，建立了有源区分段模型，对饱和QDSOA的频率响应特性进行研究，得到输入光功率、注入电流、有源区长度、最大模式增益和载流子跃迁时间等参数与3 dB截止频率和抑制比之间的关系。结果表明，饱和QDSOA具有高通滤波特性，有较宽的高频信号放大带宽和较高的3 dB截止频率，通过优化参数，可以获得比传统体材料和量子阱材料半导体光放大器更加优异的特性，为QDSOA的设计与应用提供了理论指导。

为解决目前方法在动态复杂环境下不能有效区分车灯和瞄准镜及“猫眼”效应目标识别率低的难题, 提出了一种基于纹理特征的“猫眼”效应目标识别方法.首先采用列均值相减、指数高通滤波和中值滤波对差分图像进行滤波去除车灯；然后依据“猫眼”效应目标的形状特性进行判别；最后根据“猫眼”效应目标的纹理特征, 构造隶属度向量, 按照最大隶属度原则, 采用模糊综合评判对“猫眼”效应目标进行识别.试验结果表明, 与基于形状和频率双重判据的“猫眼”效应目标识别方法相比, 该方法有更高的识别率和较低的虚警率.