通过对光在水中传播特性的分析，讨论水下摄影中需要特殊考虑的关键因素，如光能衰减、镜头视场损失和内腔防水等，分析普通相机加隔水窗后在水中拍摄时像质变差的规律。为了适应深水探测，获得清晰成像质量，基于光焦度分配公式，提出了水下变焦镜头设计思想。用实例说明水下镜头的设计方法，设计的镜头相对孔径为F/1.6。设计结果表明：该镜头克服了普通镜头水下使用像质变差和最大视场渐晕等缺点。

激光粒度测量中，当样品到透镜的轴向距离较大时，由于透镜口径有限，会因渐晕而降低测量的精度和准确度。针对这种问题，应用灰色系统理论事先检验数据，来判断渐晕点位置，然后通过建模对渐晕点后的衍射光能信号进行灰预测，从而修正渐晕的影响。通过对距透镜不同位置处的粒子板进行测量，用灰色系统建模和无模式算法处理数据验证了该方法的有效性。这种方法可以提高距离镜头较远或覆盖范围较大的样品的测量准确度和精度。

根据反射镜拼接型CCD相机拍摄影像时发生渐晕的灰度分布特点,提出了一种基于最速下降法的曲面拟合方法,以消除渐晕现象。对反射镜渐晕的物理模型进行分析,通过仿真提出了一种二维曲面模型来拟合图像灰度补偿算法,推导Hesse矩阵的相关系数,通过Hesse矩阵逐次迭代收敛,最终获得二维曲面的相关参数值。仿真结果表明,上述方法能够有效估计出不规则二维曲面的相关参数。通过对实际影像的处理结果表明,本文方法能够有效去除影像的渐晕现象,改善图像质量,在测试平台上对有效像素为782×582的单面阵CCD实验影片进行处理,程序运行时间为24ms,可见,本文算法完全满足实际工程需要。由于该方法不需要相关的光学和几何参数,因此具有广泛的适用性。