雾霾天气导致能见度降低,给人们的日常生活和出行带来很大影响。为了更好地恢复雾霾图像的场景信息,对雾霾图像进行处理复原来提高原图像像质是十分必要的,本文选择对恶劣雾霾天气图像处理复原技术进行研究具有重要意义。目前,针对雾霾图像处理复原方法主要有两种：一种是利用数字图像处理方法进行处理,另一种是从分析雾霾天气图像退化的物理机理出发,通过建立退化的数理模型对图像进行处理复原。由于利用数理模型能更深层次地挖掘图像退化的本质。因此,本文在分析已有的物理模型的基础上,提出改进的处理方法,取得了较好的复原效果。本论文主要开展了以下工作：1、通过查阅文献资料,对国内国外数字图像处理和已有的大气退化数理模型优缺点进行分析,提出了本文具体研究工作。2、叙述了雾霾天气产生的物理机理、物理性质,对大气与大气散射方面的理论基础进行阐述。3、对数字图像处理基础理论做了系统的介绍,利用直方图线性化处理方法、同态滤波处理方法、彩色图像处理方法、Retinex理论方法等对雾霾图像进行处理,通过客观像质评价参数对比和主观视觉对照,Retinex理论处理后的效果相对较好。4、在建立数学模型方法中用最小均方差滤波复原方法、自相关函数的最小均方差滤波复原方法和在大气湍流影响下建立物理模型处理复原雾霾图像。发现自相关函数的最小均方差滤波方法在图像像质综合评价上较优于Retinex理论处理方法。而在大气湍流影响下建立物理模型处理复效果最好。5、提出改进的物理模型方法,优化减少部分大气湍流影响,在对雾霾图像处理复原并对像质进行主客观评价。复原图像在视觉主观和客观评价中熵、清晰度、对比度均优于大气湍流影响下物理模型的处理复原效果。