图像增强技术作为一大类基本的图像处理技术，其目的是针对某些特定的应用需求，采用特定的方法对图像进行加工以改善图像的质量，使处理后的结果更适于人眼的视觉特性或机器的识别，从而得到更有具体实用价值的图像。因此，图像增强一直是图像处理领域里的一个重要的研究课题。本文系统地研究了传统的图像增强算法，提出了一种基于直方图均衡化和带彩色恢复的多尺度Retinex算法（MSRCR）结合的HEMSRCR图像增强新算法。新算法考虑到不同增强算法的处理结果之间存在着互补优点的特性，并利用图像融合的思想，最终得到了显著的增强效果。采用新算法处理后的图像在亮度、对比度、细节等方面都有很大的增强，不仅改善了图像的整体视觉效果，而且得到了最大的信息熵。通过主观与客观相结合的图像质量评价方法，对多组图像的增强效果进行比较，证实了该算法对彩色图像增强有很好的效果，并验证了算法的通用性。在对集成电路（IC）真实缺陷进行分类与识别时，IC缺陷图像增强是非常重要的一步。本文提出一种新的IC缺陷图像增强的方法。该方法首先将IC缺陷图进行直方图均衡化处理，来提高图像的对比度，然后通过将图像变换到IHS空间，进行空间明度交换，最后将融合后的图像从IHS空间再反变换到RGB空间得到新的融合图像。通过主客观评价表明，该算法对彩色IC缺陷图像增强有很好的效果，相比于其他算法单独处理，能更好的刻画IC缺陷细节，从而为真实缺陷的分类和识别奠定了基础，有利于后续的目标检测和缺陷特征提取。本文对项目中有关影像预处理、版图缺陷特征提取预处理增强等关键技术进行了深入研究，并将研究成果扩展到版图优化等其它应用领域中。