本書為學術專著。近年來，變分偏微分方程為基礎的圖像處理模型在眾多任務場景（如圖像去噪、圖像重建、圖像分割等）得到了廣泛的應用。本書主要討論了變分偏微分模型及其在圖像處理中的應用，通過引入幾種能量泛函構建了一個變分模型，用于處理多尺度噪聲和多尺度邊界；基于各向擴散模型提出了一個自適應動態(tài)耦合能量模型，并將模型應用于有限投影計算機斷層成像之中；在各向異性擴散模型的基礎上，針對地震資料去噪問題，提出了一個耦合能量變分模型；基于各向異性擴散和變分模態(tài)分解，提出了一個自適應混合擴散模型（AHD）并用于隨機噪聲去除。