鉴于传统的跟踪学习检测(TLD)算法存在稳健性差、跟踪成功率低以及运算效率低等问题,提出一种结合二进制稳健不变可扩展关键点(BRISK)特征点与区域预估的TLD跟踪算法。在跟踪器中引入BRISK特征点,将其与传统的用于跟踪的普通像素点相结合,共同用于目标跟踪,由于BRISK特征点提取较快,从而使得跟踪器部分的总体运算时间降低;在检测器部分采用了卡尔曼滤波器与马尔可夫模型方向预测器相结合的方式,该方式使得最终送入到检测器的子图像块数量大幅缩减,且对相似目标的辨别能力增强,进而提升了检测器的速度和精度。实验结果表明,相比于传统TLD算法,所提TLD算法的跟踪精度提高约64.4%,运行速度提升约39.6%,并具有更好的稳健性。

基于等效电路模型理论,在介质基板单侧放置了两个交错多开口的矩形金属环,形成了一个新的材料结构,通过理论分析和模拟仿真,提取了有效的电磁参数。结果表明,该结构在40.8~61.8 GHz频段范围内的等效介电常数和等效磁导率均为负,绝对带宽达到21 GHz,实现了宽频带特性。该研究结果为左手材料在毫米波通信中的应用提供了重要参考。

为了解决传统左手材料频带窄、损耗高的问题,基于等效电路模型理论和镜像对称原理,设计了一种新型左手结构。研究结果表明,此结构在16.5~25.4 GHz频段内的等效介电常数和等效磁导率均为负,绝对带宽达到8.9 GHz,并且具有低损耗特性。相比于传统的微带天线,基于此左手结构的微带天线的增益提高了3.38 dB,半功率波束宽缩小了41.11°,有效辐射功率得到明显增强。

为了研究拉盖尔-高斯光束与熔石英相互作用, 采用仿真计算的方法对TEM00,TEM01和TEM10 3种模式拉盖尔-高斯光束辐照下的熔石英的温度和热应力进行研究, 取得了仿真数据。结果表明, 激光光强的空间分布影响材料的温度分布和应力分布; 温度的积累效应明显, 经过连续激光脉冲作用后材料温度持续升高, 焦点区域超过1900℃; 温度梯度导致热应力产生, 局部热应力接近50MPa。该仿真结果为熔石英的加工提供了有益的参考。

针对水下长期在线浊度探测需考虑器件不稳定以及出光窗口污染对探测精度的影响等问题，提出了一种使用双散射光功率比值表征浊度的探测方法。该方法使用一束平行光照射待测环境, 并沿光路同时探测两点的90°散射光功率；然后，对获得的两个散射光功率值进行比值处理，以此得到待测环境的浊度。使用该方法设计了一种新的浊度探测结构，该结构满足严格的90°散射探测。理论推导和结构分析表明，该浊度探测器能有效降低光源漂移和窗口污染造成的扰动。实验结果显示，该方法表征的浊度系数与光衰减度线性良好，对于峰值变化30%的光源扰动，浊度系数最大变化仅为5%，显示该方法对光源漂移或出光窗口污染不敏感，适宜于水下在线探测浊度。

详细论述了导光板的工作原理以及导光板网点设计的理论。利用几何光学的反射、折射、散射等理论，推导出了非均匀网点分布公式，设计了一款大尺寸LED双侧边缘背光的导光板。利用光学模拟软件建立导光板模型，并进行了调试仿真。在充分考虑成本和可能性的前提下使得均光度接近80%，达到了广告灯箱对均光效果的要求。