本文的内容涉及到眼底图像的恢复、辐射量畸变校正、几何畸变校正、图像拼接以及眼底图像的三维可视化等方面，覆盖了从预处理到三维显示的眼底图像处理系统的各个主要部分。 图像退化存在于各种成像系统之中。本文将陈武凡提出正则化参数自适应修正模型应用于退化图像的空域恢复，并根据对称正定矩阵的特点，对其近似求逆矩阵，由这种近似逆矩阵而得出空域中快速近似求逆图像恢复算法。该算法可明显地提高恢复质量，并有效消除图像恢复的过度锐化现象。 镜头成像中存在着辐射量畸变，该现象在眼底照相机中尤为明显。本文为满足图像的视觉和心理学评价而提出了辐射量畸变校正算法，有效恢复了畸变图像周边部黑斑淹没的细节。该算法不仅显著改善了图像的辐射量畸变，而且保持了眼底的视网膜血管等特征信息。 在眼底成像系统中，眼底图像是椭球形曲面向平面的投影，图像因从斜的方向拍照而产生的远近感的畸变，即几何畸变是不可避免的。本文根据眼球的解剖学和生理学特征建立了适于医学可视化的眼底数学模型，并且分析了眼底成像技术某些先验知识，根据畸变产生的原因提出了一种新的系统校正法消除眼底图像的几何畸变。 由于眼底照相机的拍摄角度有限，每一次成像所包含的区域相对于整个眼底来说是比较小的，在临床和实验研究中常常需要把多幅眼底图像拼接起来。本文提出了基于小波多尺度分析的特征点拼接算法，在高层子空间对粗尺度低频图像匹配，避免了在大量的不可能配准点时的计算。在此基础上，设计一个新颖的结合了眼底图像的几何校正的全自动图像拼接算法。 前面眼底数学模型的基础上，提出了中心扩散法将二维眼底图像逆投影到眼底三维曲面上，重建了真实的眼底可视化环境，提供了三维眼底的参数采集环境，为临床诊断、激光治疗、手术定位等提供了有益的帮助。