由于水体对光的吸收和散射,水下光电图像具有低信噪比、低对比度等特点,导致目标难以识别,限制了水下光电成像装备的实际应用和发展。为提高目标的探测精度和识别率,提出包含一维并行卷积和子像素卷积的深度卷积神经网络,利用其从水下光电图像训练集中学习优化图像质量的参数,实现了去噪和对比度增强。实验结果表明,相比于经典去噪方法和对比度增强方法联合处理的结果,本文方法得到的峰值信噪比和均方根对比度分别平均提高了2.93 dB和14.41,能够有效地权衡去噪、对比度增强和亮度提升等,获得适合人眼视觉感受的图像,且处理单幅图像的平均速度是经典方法的9.46倍。利用测试集对网络进行测试,其在一定范围内较好地优化了图像质量,具有一定的泛化特性。

提出了光电图像传感器辐照效应参数测试需要解决的问题, 简述了光电图像传感器参数测试国际标准(EMVA1288)的原理和要求, 建立了基于EMVA1288国际标准的光电图像传感器辐照效应测试系统, 并进行了辐照试验验证。验证试验表明: 该系统能对光电图像传感器辐照前后的时域、空域和光谱类参数进行测试, 较好地解决了光电图像传感器辐照效应测试难题, 如测试效率、数据可比对、兼容和拓展性等, 具有较好的推广应用前景。

在光电系统中,为了获得更高质量的光电图像,需增加传感器数量、提高传感器分辨率等,这使得光电图像采集系统采集的数据量剧增。为满足对大量光电图像数据的高速采集及实时显示,提出一种基于PCIE接口的光电图像采集系统,该系统以FPGA作为控制核心,利用专用桥接芯片PEX8311实现PCIE协议,采用模块化设计思想,并预留丰富拓展接口。测试结果表明,单通道采集实时光电图像数据与主机通讯实际速率达到170 MB/s,超出PCI理论带宽132 MB/s约30%,能解决传统基于PCI接口的系统数据传输带宽不足等问题。

针对复杂背景下，光电图像目标检测跟踪的难题，分析了基于光电图像目标检测跟踪的基本模型。依据距离信息的空间维度和包含的信息量，提出将距离信息划分为标量距离信息、矢量距离信息以及阵列距离信息的分类方法；系统地研究了面向光电图像目标检测跟踪的距离信息处理方法。通过分析研究得出光电图像目标尺寸与标量距离信息的关系；提出将图像高层特征匹配模型从平面扩展到三维立体空间的图像匹配方法；总结了阵列距离信息在目标检测识别中的应用价值。通过面向光电目标检测跟踪的距离信息处理方法的分析研究，为融合距离信息的光电图像目标尺度分析、图像匹配以及目标种类辨识提供了理论依据。

为了更好地进行印制电路板线路检测，提出了一种有效的检测方法.首先分析了基于直方图势函数模型的图像预处理基本原理，运用该原理对印制电路板光电图像进行预处理，得到初步去模糊去噪音后边缘图像.然后提出了一种改进Hough变换直线检测方法，由该方法可确定图像中存在直线的大致位置，从而初步提取候选区域内的特征点集.接着讨论了最小二乘法直线检测基本原理，应用最小二乘法对经过改进Hough变换初步检测出来的直线进行拟合，得到精确的直线参量，加上模式聚类方法得到最后的直线.最后对实际获取的模糊且含噪音印制电路板光电图像应用所提方法进行检测实验.结果表明，本文的方法能够更好地体现出印制电路板线路的检测.

为提高光电成像系统的空间分辨力, 提出了一种基于改进的频率域图像配准技术的超分辨力图像处理方法。首先利用改进的频域图像配准方法估算出低分辨力图像之间的微位移量, 然后采用Papoulis-Gerchberg超分辨力处理方法完成图像复原。利用不同重构方法进行了仿真及实验研究, 给出了评价参数。模拟和实际显微热图像的处理结果表明：该算法可使图像质量得到改善, 分辨的细节更多, 可有效地提高光电成像系统的空间分辨力；处理算法简单, 计算量小, 可实现快速处理。该算法还可应用于其他不可控光学微扫描成像系统中, 具有广泛的应用前景。

为了获取完整且大面积的印刷电路板(PCB)光电图像,在淡入淡出的自然缝合算法的基础上,提出了一种基于硬件的图像自动拼接新算法,并分析了其基本原理。选择用中值滤波滤除图像中的噪声。针对获取后的PCB光电图像整体偏暗的特点和其直方图中出现灰度冗余的情况,提出了去灰度冗余与灰度变换结合起来的图像增强新算法,并分析了其基本原理。用图像自动拼接算法得到了完整且大面积的PCB光电图像实验结果;用完整图像中的局部小图像从主观与客观两方面对几种图像增强算法的增强效果进行了比较,本图像增强算法的增强效果较好。