本文系统地阐述了子波变换的发展动态及基本理论。详细分析总结了光学子波变换的特性、构成方法及应用范围。深入研究了光学子波变换的实现技术及其在图象特征提取和纹理图象分割等方面的应用。 利用角度复合体全息技术构造了光学二维Haar子波变换系统。利甩Haar子波的复合，并行提取了二值图象的不同局域特征。提出了Roberts算子可以作为子波函数，利用其旋转反对称性能克服Haar子波的局限性，用来提取图象的任意取向的边沿。模拟和实验的结果证明了上述观点。 提出了联合子波变换相关器（JWTC）。克服了在频谱域中构成子波变换时所常遇到的困难。并提出了空分复用JWTC，它可以对图象进行并行多尺度、多子波分析以及对不同特征的并行提取和综合。 提出了光波衍射过程是一种广义的子波变换。把子波理论中的子波概念推广到非带通函数族，将惠更斯球面子波以及菲涅耳衍射的脉冲响应函数改写为子波的形式。以其衍射距离的变化实现子波理论中扩因子的缩放。然后，根据周期物体的泰伯效应提出了一种纹理分割的新技术。理论分析与初步的实验结果验证了这种空间分布图象处理技术的可行性。 提出了基于光学子波变换的多通道纹理图象分割技术。以人类视觉信息处理理论中的多通道滤波机制为基础，把光学子波变换与神经网络以及模糊聚类技术相结合，形成了一种具备一定智能性质的图象处理技术。构建了光电混合型纹理分割实验系统，用光学子波变换实现快速图象变换，神经网络和模糊聚类算法进行图象特征识别。利用这一系统对典型纹理图象、岩石表面、和航拍市区照片的纹理分割进行了应用研究。获得了较好的计算机模拟结果和实验结果。 为了使系统的结构更紧凑有效，提出并研制了一种同时具有滤波、分束、成象等功能的二元光学新器件。利用这种被称作“光学视网膜”的器件将能够一次获得多种尺度、多种取向的子波变换结果。