针对现有安防传感系统高能耗、易受电磁干扰、成本高和铺设困难等缺陷，提出了一种低能耗、高灵敏度、不受电磁干扰的智能光纤传感安防报警系统。系统传感器采用微弯型阶跃光纤结构，在分析微弯光纤传感器光能损耗与谐振频率相对折射率差函数关系的基础上，优化了传感单元的结构参数。实验首先对干扰抑制算法进行测试，从波形分布看出，采用本算法后噪声得到了大幅抑制。在此基础上，又采用系统对不同伪目标干扰进行了测试。选用功率为2.5 mW的650.0 nm激光器、光纤功率计、微弯光纤架和纤芯9 μm的微弯光纤传感器搭建了光纤微弯传感实验，对4种不同安防状态的光电响应特征进行了分析。结果表明，针对不同干扰类型只要采用相应的信号分析手段就能有效降低系统误识别的概率。由此可见，光纤微弯传感系统具有高灵敏、低能耗、抗干扰等优势，满足设计要求，在智能安防领域具有很好的应用前景。

提出了一种基于固定光程差干涉信号的光谱标定方法。在频域光学相干层析成像(OCT)系统中引入一个光程差为固定值的干涉信号,则每次采集的信号同时包含该固定光程差的干涉信号和样品的干涉信号,通过滤波的方式将该固定光程差的信号分离出来,再利用其相位实现对系统样品干涉信号的光谱标定。理论分析了该方法的可行性。在100 kHz扫频光源OCT系统中,用反射镜作为样品在不同深度位置进行了光谱标定实验,获得了不同深度位置的点扩展函数和轴向分辨率,与利用光源clock触发采集的波数等间隔干涉信号处理结果对比,该方法具有更好的有效性。

偏振频域光学相干层析成像(FD-PS-OCT)可以通过测量样品的偏振特性实现某些疾病的早期诊断。偏振参数的测量精度关系到疾病诊断的准确性。在FD-PS-OCT中，正交的两路干涉信号即使仅存在很小的光谱错位，也可能导致偏振参数计算结果产生较大的误差。光谱校准是提高偏振参数测量精度的前提，而在进行光谱校准之前，有必要明确光谱错位对偏振参数计算精度的影响。通过理论分析和仿真计算，深入分析了光谱错位与偏振参数计算误差之间的关系。在此基础上，提出了一种光谱校准方法，该方法通过判断已知样品延迟量和快轴方位角的误差大小来实现光谱缩放和平移的校准。最后进行了波片测量实验，验证了该方法的有效性，证明了误差分析的正确性。

提出了一种提高扫频光学相干层析成像(SSOCT)系统灵敏度的方法。在SSOCT系统中, 当平衡探测器前耦合器的分束比不是50%∶50%时, 会在探测的干涉信号中引入直流偏置, 从而影响系统的灵敏度。分析了干涉信号中引入直流偏置时耦合器分束比对系统灵敏度的影响, 证明了通过调节耦合器的分束比并增加参考臂能量的方法可以提高系统的灵敏度。基于实验中SSOCT系统各器件的参数, 对系统的灵敏度进行了数值模拟, 模拟结果证明了所提方法的有效性, 灵敏度测试实验结果表明应用所提方法后系统的灵敏度提高了2.3 dB。

提出了一种扫频光学相干层析成像k-clock延时校正算法, 该算法基于互相关运算, 能够有效校正光源自带k-clock信号的延时。由于扫频光源的不稳定性、同步触发硬件的精度不足以及外界环境影响, 扫频光源自带的k-clock信号在重采样干涉信号时很可能与干涉信号之间有一个不确定的延时, 导致系统分辨率下降。通过实验获得一个标准k-clock信号, 然后利用互相关运算计算出需要校正的k-clock信号的延时。由计算出的延时, 将k-clock信号进行左右移动从而对其进行校正, 再利用三次样条插值获得波数域等间隔的干涉信号。实验结果表明, 该算法平均运行时间为0.18 s, 能够将系统分辨率提高18.2%, 改善系统性能。

提出一种随深度变化的色散补偿方法, 用以提升频域光学相干层析成像系统的纵向分辨率。该方法利用迭代算法计算出不同成像深度处的色散补偿系数, 通过数值计算, 得到色散补偿系数与成像深度的关系表达式, 计算出各成像深度处的色散补偿系数, 利用这些色散补偿系数消除相应深度位置处信号的高阶色散相位, 从而有针对性地对系统中参考臂与样品臂的色散失配进行补偿, 消除色散的展宽效应。理论推导和实验结果表明, 光学相干层析成像系统中, 随深度变化的色散补偿方法对各成像深度位置处的信号, 包括成像深度较深位置处的弱信号, 均可以进行有效的色散补偿, 进而得到更多的样品结构信息。

研制了一套探头末端直径为1 mm的血管内扫频光学相干层析成像（IV-OCT）系统。为了确保探头内格林透镜的中轴线与安装在微型电机轴上的直角棱镜的中轴线对准，制作了尺寸匹配的塑料套管；将格林透镜插入塑料套管后与微型电机一同安装于聚四氟乙烯（PTFE）管中，制成了末端直径为1 mm的探头。对光源自带的k-clock信号进行硬件滤波以去除其中的直流分量和谐波分量，提高了系统分辨率。对等波数域间隔重采样后的干涉光谱数据进行加窗、快速傅里叶变换(FFT)、取对数、背景去除后，将得到的多个轴向扫描(A-scan)数据进行坐标变换、重建，从而得到圆环显示的样品图像。实测系统纵向分辨率为11.8 μm，横向分辨率为24 μm，成像帧速为30 frame/s。利用研制的IV-OCT系统，实现了管状白胶带、小葱葱管、藕、离体鸭血管样品的OCT成像。

利用光学相干层析成像(OCT)获得视网膜图像并对其进行分层，进而获得各视网膜层的厚度，在许多眼科疾病的临床诊断中具有重要作用。高散斑噪声、低图像对比度、存在血管等复杂结构等因素使得对视网膜的精确分层难以实现。提出了一种视网膜OCT图像的自动分层方法，利用三维块匹配和均值滤波去噪对图像进行预处理，分两步对视网膜图像分层，在每个A扫描上设置可变阈值进行逐层分割作为初步分层结果，然后对各层的初步分层结果进行连续性和完整性判断和修正。对健康和患病视网膜的OCT图像进行分层以验证提出方法的有效性。实验结果显示该方法能够精确地分出9层视网膜层，平均层边界位置偏差为(1.34±0.24) pixel。该方法能够适应噪声高、对比度低的图像，对存在血管等复杂结构的图像同样能够实现较好的分层。

针对民航机场场面目标的精确跟踪问题，以广播式自动相关监视传感器 (ADS-B)和多点定位传感器 (MLAT)为基础，提出了一种基于地理引导信息的多传感器融合跟踪方法。该方法通过分布式滤波来协调异类传感器的相互关系，实现航迹融合。滤波过程依据机场地理信息进行自适应控制，通过变结构的多模型来提高跟踪精度。实验表明了该方法不仅具有较高的跟踪精度，而且具有工程应用价值。