核辐射环境的高能粒子冲击会导致图像传感器等半导体器件性能退化,甚至损坏设备,致使采集的图像数据具有大量噪声。为了稳定、清晰的采集到辐射场景图像信息,本文从图像采集设备的耐辐射性能提升和核辐射图像降噪两个方面展开研究。核辐射环境图像采集系统的图像传感器等半导体器件易受辐射环境高能粒子干扰,根据高能粒子对电子元器件的作用机理及类别,利用传像光纤导光特性,搭建了镜头收光模块与图像传感器分离的核辐射环境图像采集装置,从材料和结构设计上对采集系统防辐射加固。设备在60Co辐射源辐照室,进行了不同剂量率和累计总剂量测量实验,结果表明采集设备能够承受1.2×10~3Gy/h瞬时剂量率及10~4Gy累计总剂量。核辐射环境图像降噪模块需要处理基于光纤传导的图像采集系统引入的蜂窝效应伪影及核辐射环境视频监控图像噪斑。针对蜂窝效应伪影,首先利用光纤端面与图像传感器靶面位姿相对固定特性确定蜂窝效应伪影位置,然后利用伪影邻域内对角线干净数据双线性插值恢复伪影区域,并且与空域滤波和频域滤波两类通用去伪影算法对比,结果证明本文算法处理效率高、效果好。针对核辐射噪斑,根据强辐射场景图像噪斑特性,设计了预分割再处理的核辐射图像噪斑消除方法。首先利用噪斑突变特性分割噪斑区域,再利用噪斑与当前帧噪斑相邻干净区域的局部关联性及噪斑与相邻帧相同坐标干净区域像素点的局部关联性修复噪斑区域。采集多种剂量率下的核辐射真实场景数据进行降噪实验,与多个核噪斑降噪算法对比,本文方法在视觉感知和量化指标上都取得了最优的效果。将降噪模块移植到嵌入式平台,并与图像采集系统联合测试,结果表明,本文设计的核辐射环境图像采集及降噪系统具有非常好的可移植性,适用于核辐射场景图像信息感知类任务,系统具有较高的实用价值,能为辐射场景清晰化可视研究提供参考。