对图像光场的傅里叶频谱进行滤波即空间滤波操作,可以对图像的信息进行变换和处理。特定目的的信息处理要求特定的空间滤波变换,其中图像的边缘增强效应可以通过图像的希尔伯特变换实现。将原先用于一维信号处理的希尔伯特变换直接运用于空间图像时,可以获得图像在某个一维方向上的边缘增强效果。进一步的研究表明,二维边缘增强可以通过对图像频谱域的涡旋滤波实现。这种对空间频谱引入涡旋的空间滤波操作,等价于在图像的径向上进行希尔伯特变换,可以实现对任意形状的物体二维各向同性的边缘增强。随着近年来光学涡旋研究的不断深入,将径向希尔伯特变换用于图像处理、相衬显微和天文观测等领域的探索和应用研究正得到越来越多的关注并不断取得新的进展。光场由其偏振分布可分为标量光场与矢量光场：偏振在波阵面上均一分布的光场为标量光场,在波阵面上偏振态分布非均匀的光场为矢量光场。一般地,光学涡旋是指中心为相位奇点具有连续螺旋相位波前的特殊光场,由于这一相位在空间变化分布与光场的偏振分布无关,因此称其为标量涡旋；近年来研究发现Pancharatnam几何相位螺旋变化的光场也是一种光学涡旋,由于这种几何相位在空间变化分布意味着光场偏振态的空间非均匀分布,因此称其为矢量涡旋。这两种光学涡旋都可以是光波傍轴传播的本征模式,本文介绍了一些有代表性的光学系统和光学元件生成它们的方法,并分析了各种方法的优缺点。基于光学涡旋特殊的光场结构,我们分别研究了标量涡旋滤波与矢量涡旋滤波在一些条件下的边缘增强滤波效果。我们从研究涡旋滤波系统的点扩展函数出发,分析了整数拓扑荷的涡旋滤波可以抑制物场非边缘信息并获得边缘增强的物理过程,并通过计算机数值模拟计算和实际光学实验结果验证了其他不同情况的涡旋滤波在边缘增强成像中表现：采用标量涡旋滤波时,系统的点扩展函数可以看作由整数拓扑荷的涡旋基元项与非涡旋项构成。其中涡旋基元能量越集中,非涡旋项的强度越小,我们获得地均匀边缘增强成像的效果越好。因此,一般采用涡旋中心在光轴上的拓扑荷为1的涡旋滤波来获取均匀边缘增强成像,而拓扑荷为2的涡旋滤波形成类日食的效果可以应用于抑制强的背景光；我们还可以通过控制在频谱面引入的涡旋的位置和角度以及采用分数拓扑荷等可以调节非涡旋项的影响,从而获得非均匀的选向边缘增强。采用矢量涡旋滤波时,其物理过程与标量涡旋滤波类似,一般采用涡旋中心在光轴上的拓扑荷为1的矢量涡旋滤波来获取均匀边缘增强成像。与标量涡旋滤波不同的是,我们可以通过检偏器来选择获得输出的矢量光场的部分信息,可以方便地应用于获取选向边缘增强。并且由于滤波器位置的偏移或非单色的入射光造成滤波系统的点扩展函数的非涡旋项一般为线偏振,其偏振方向由入射场的偏振方向和滤波器的位置决定。通过检偏器我们可以滤除这个线偏振项,使我们能获得由整数拓扑荷矢量涡旋基元产生的部分选向边缘增强结果。我们可以利用这一性质来校正滤波器的位置,也可以通过调控非单色光入射场的偏振来获得不同方向边缘增强进而合成完整均匀的无色差边缘增强。因此,矢量涡旋滤波在选向边缘增强以及无色差边缘增强中具有很好的应用价值。