为了解决结构光三维重建中传统立体匹配存在的特征点匹配错误、匹配缺失和匹配重复等问题，本文将SURF算法中高斯滤波改进为自适应中值滤波结合小波变换，并提出了一种基于OKG算法的二次特征匹配方法。该算法首先使用自适应中值滤波结合小波变换算法对图像进行平滑和降噪处理，再进行初步特征点提取和匹配，然后将构建的尺度空间划分成多个网格，在每个网格内使用FAST算法提取尺度空间特征点，使用ORB算子提取左右图像的特征点，用BRIEF描述子对其进行描述，采用K-D树最近邻搜索法限制特征点选取，通过GMS算法剔除误匹配点。最后，将本文SURF-OKG算法与传统特征匹配算法进行对比分析，并对阶梯块进行三维重建来验证本文算法的有效性。实验结果表明：SURF-OKG算法的正确匹配率为92.47%；对阶梯宽度为40 mm，精度为0.02 mm的阶梯块进行三维重建，实验测得阶梯宽度的误差均值为1.312 mm，最大误差值不超过1.72 mm，基本满足结构光三维重建系统的实验要求。

对真空紫外光谱辐射计的探测系统、光学系统、真空舱开展了研究和设计，研制了一台轻量化、小型化的高灵敏真空紫外光谱辐射计，并对真空紫外辐射计的光谱范围、中心波长、光谱辐射亮度等性能进行了测试。测试结果表明辐射计光谱范围覆盖了115 nm~200 nm的真空紫外波段，实现了最大响应度分别在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个工作波长附近，且中心波长的相对示值误差均小于3%，利用定标氘灯测量辐射计在全波段的真空紫外光谱辐射亮度在0.006 4~3.923 9 μW/ cm²·nm·Sr之间，实现了对真空紫外光谱辐射亮度0.01量级以下的测量。

为满足红外成像器件对目标模拟的需求，同时避免在真实环境下进行系统测试受限于人力、物力、环境等因素，提出了一种基于微辐射阵列的红外动态场景模拟技术，通过传热方程建立了芯片理论模型，并进行了仿真实验。微辐射阵列芯片采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)工艺加工，阵列分辨率为1024×768，像素大小设计为60 μm×60 μm，以此为核心器件，构建了红外动态场景模拟系统样机，样机口径大于300 mm，光源使用半导体激光器替代传统的汞灯，提高了模拟器的性能。使用红外热像仪进行了测试实验，结果表明：样机可在中波红外和长波红外两个波段实现高质量的动态场景模拟，图像清晰无闪烁，其模拟温差大于50 K，对比度大于3∶1，帧频大于80 Hz。

为了加速光子晶体性能分析和全光逻辑门的设计，提出了利用神经网络设计基于带隙传输的光子晶体全光逻辑门。使用逆向神经网络，根据需要的群折射率、光子带隙和工作频率等光学性质，成功逆向预测光子晶体逻辑门的结构参数。仿真结果表明：该逻辑门能在时域实现AND和NOT运算；对比输入和运算输出的脉冲宽度，AND运算脉宽仅变化3.6%，实现稳定的包络和精确的“数字”逻辑运算。

真空紫外目标的光谱辐射亮度对于深空空间探测、航天器损伤测试等空间科学研究具有重要意义。研究了2种用于针对真空紫外光源的测试系统及其方法，通过对真空紫外光谱辐射亮度测试方法开展研究，研制了真空紫外光谱辐射亮度测试系统，测试系统包括真空紫外标准光源、光学成像系统、分光模块、真空紫外探测器模块、真空舱以及数据处理系统等。利用测试系统根据直接测量法和比较法对氘灯的光谱辐射亮度进行了测试分析，并讨论了真空紫外光谱辐射亮度影响因素及相对示值误差，实现了真空紫外光谱辐射亮度在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个波长范围 0.01 μW/cm²·nm·sr~1 μW/ cm²·nm·sr的精确测量。测量的重复性为0.001 34。这表明测试系统可以实现真空紫外波段信号的测试。

为了实现大口径积分球光源高精度绝对辐射定标，研究了基于钨带灯比对的光谱辐射亮度定标方法，通过同心圆扫描分析了空间光谱辐射均匀性定标方法，研制了绝对辐射定标装置，校准了出光口径为Ф300 mm积分球光源的光谱辐射亮度、亮度、色温值，实验验证光谱辐射亮度绝对定标的不确定度优于4%。

为满足军用液晶显示屏质量与可靠性的客观准确测试评价需求，研制了一种照度达到10⁵ lx量级、适用于强光环境下的军用液晶显示屏检测装置，阐述了强光光源、响应时间检测模块、大型三轴检测平台等关键部件的设计，对响应时间、亮度均匀性、高温显示正常性等核心参数的检测方法进行了研究，最后对一种加固型液晶显示屏进行检测，响应时间的测量精度优于3%。