基于混浊大气表观调制传递函数的光谱特征，提出一个新的成像质量评价因子作为波段优选的依据，得到了不同波段的成像效果。同时分析了优选波段的影响因素，给出了典型大气条件、典型带宽下的成像优选波段，即在1036~1046 nm、1620~1630 nm波段可得到典型区域相对普适的、良好的成像质量。最后通过成像实验对优选方法的有效性进行了初步验证。

Visual perception of humans penetrating turbid medium is hampered by scattering. Various techniques have been prompted recently to recover optical imaging through turbid materials. Among them, speckle correlation based on deconvolution is one of the most attractive methods taking advantage of high imaging quality, robustness, ease-of-use, and ease-of-integration. By exploiting the point spread function (PSF) of the scattering system, large Field-of-View, extended Depth-of-Field, noninvasiveness and spectral resoluation are now available as successful solutions for high quality and multifunctional image reconstruction. In this paper, we review the progress of imaging through a scattering medium based on deconvolution method, including the principle, the breakthrough of the limitation of the optical memory effect, the improvement of the deconvolution algorithm and innovative applications.

基于HSI(Hue, Saturation and Intensity)颜色空间提出一种快速偏振光学去雾方法。利用HSI颜色空间中强度与颜色无关的优势,在强度通道中利用偏振光学去雾方法进行去雾处理,然后利用颜色恒常性校正方法对图像的颜色畸变进行校正。该技术不仅具有良好的图像细节恢复能力,还有效地提高了偏振光学去雾方法的计算效率。与目前流行的去雾方法进行对比后可知,该技术可以得到更好或者相同的实验效果,但其执行效率更高。所提出的方法在图像实时去雾和视频去雾领域有广阔的应用前景。

分析水中粒子对光的吸收及后向散射造成的图像退化的物理模型,提出一种基于非偏振光照明的水下偏振成像目标增强技术。该技术的优势在于非偏振光照明确保了目标反射光与杂散光始终存在偏振态差异;采用偏振角特征参量确保了杂散光光强估算的精确性。与基于线偏振光照明的水下偏振成像技术相比,其适用范围更广,图像恢复精度更高。实验结果表明,该方法能够提高水下图像的能见度与对比度,对比度至少提升100%,适用于不同材质目标、不同成像距离以及不同杂质、不同浑浊程度的水体环境,在水下成像领域具有潜在应用价值。

目前,穿透散射介质的成像技术因其在生物医学成像和安防领域的巨大应用价值而受到广泛关注。虽然存在不同穿透散射介质的成像技术,但实现实时成像依然存在问题。提出了一种结合散斑照明、傅里叶全息成像和浴帘效应的快速穿透散射介质成像方法。该方法对单幅原始散斑图像进行一次傅里叶变换运算就可以恢复隐藏物体的信息,简单的图像处理过程使得系统具备实时成像的能力。从理论和实验上,对该方法的非侵入、实时成像能力进行了验证,成功地对隐藏在散射体之间的物体进行了探测,并实现了实时成像。另外,也给出了物体尺寸的计算公式。该方法有利于推动对抗散射成像技术的实用化。

偏振光学成像技术是一种新型的光学成像技术。通过对光波偏振特性的探测，可以获得其他成像技术难以获得的独特信息，有效地增加信息探测维度。近年来，偏振光学成像技术被证明了可应用于雾霾或其他散射介质中的去雾清晰成像中。随后，偏振光学成像去雾技术作为一个独立的研究分支发展起来，并取得了很多优秀的研究成果。主要介绍了偏振光学成像去雾技术的基本原理、实现途径与算法、国内外研究进展和发展现状。

物体和探测器中间存在的散射介质会对传统光学成像造成严重影响，计算关联成像是能够降低散射影响的有效方法之一。本文分析了光源发射路径和接收路径存在的散射介质，建立了存在散射介质的计算关联成像（CGI）模型，对比分析了不同路径段的散射介质对CGI和传统直接成像（TDI）的影响。从理论分析得出，CGI中发射路径的散射介质会引起重建图像质量的衰减，而接收路径中的散射介质几乎不会影响最终的成像结果。实验分析证实，CGI可以降低散射光对成像造成的干扰。实验结果表明，在发射路径和接收路径同时存在散射干扰时，CGI和TDI的衬噪比分别为2.98和2.72。CGI能够降低云、烟、雾或生物组织等介质的散射干扰。

浑浊介质引起的多光散射会扭曲光波传播，使图像变得模糊。浑浊透镜成像（TLI）则可以重建这种被扭曲的图像。在该方法中，需要提取输光场的复电场（复振幅）信息，以计算浑浊介质的传输矩阵。但是CCD记录的是图像的强度信息，丢失了扭曲光场的相位信息。由于物光经过浑浊介质后变成了强度剧烈变化的散斑图像，直接进行相位解调会产生较大误差。为了消除散斑强度变化的影响，分别记录扭曲光场图像、参考光图像、干涉条纹图像和背景光图像。根据对应关系换算出干涉余弦因子，对余弦因子应用希尔伯特变换进行相位解调就可以比较准确地计算出散斑的相位。通过上述方法成功地计算出扭曲图像的复电场及浑浊介质的传输矩阵。由于对振幅的测量采用直接方法，因而对于散斑干涉条纹来说，该方法的计算结果更加准确。