雾降低了图像的清晰程度和细节信息, 从而对后续视觉信息处理的影响是一个具有挑战性的问题。现有的图像去雾算法虽能去除雾度, 但对处理户外浓雾场景的效果较差。为了突破现有去雾算法的局限性, 结合大气散射物理模型, 提出了一种端到端的多尺度并行融合去雾网络。采用多尺度卷积从整体到局部提取不同尺度的特征, 并对这些特征进行多次并行融合; 通过引入残差模块对细节特征进行深入学习, 可以恢复出更多的图像细节。实验结果和数据分析表明, 提出的方法在合成图像和真实图像上都能表现出良好的去雾性能, PSNR和SSIM指标平均同比提升3%。

针对浮空器囊体形状的实时传感问题, 研究了柔性复合蒙皮形变光纤传感方法。分析了柔性复合蒙皮形状传感原理与算法; 制备了Vectran纤维（聚芳酯纤维）蒙皮试样, 实验研究了柔性蒙皮的曲率变化与光纤光栅曲率传感器中心波长漂移量的关系, 分析了坐标系变换的曲线重构算法在浮空器蒙皮材料应用下的精度。得出FBG曲率传感器中心波长的漂移量随蒙皮材料的曲率半径增大而增大, 形变曲率半径在1～12m-1范围内时, 蒙皮形变传感重构误差小于4mm。研究结果表明: 用光纤光栅传感方法可实现浮空器柔性蒙皮形变的传感和重构, 在浮空器囊体形变监测中具有应用前景。

为了降低多光谱人脸图像中出现的非刚性形变、噪声和离群点等因素对配准结果的准确性和稳健性的影响,提出一种综合考虑特征点的空间几何结构和局部形状特征两方面信息的多光谱人脸图像配准方法。所提方法首先通过基于内部距离的形状上下文描述子来表述点集的局部特征信息,建立可见光和红外图像相似性测度函数。然后利用Student's-T分布混合模型来表示图像特征点集配准过程中变换模型估计问题,并采用期望最大化算法对模型进行求解。仿真数据表明在点集存在非刚性形变、噪声和离群点的情况下,所提方法仍可以实现点集间的精确配准。可见光和红外人脸真实图像数据表明所提方法的平均匹配误差和运算效率都优于对比算法,配准融合后的多光谱人脸图像可以提高后续的人脸检测和识别性能。

为了抵御弱盲签名的伪造攻击,基于量子纠缠交换原理提出了双重弱盲签名方案。此方案由发送者、 签名者和验证者三方经过初始化、消息盲化、双重盲签名和验证完成。发送者将消息盲化后送给签 名者,签名者用量子可控非门产生盲签名并执行Bell态测量,发送者用量子测量对原始消息再次签 名,验证者对两次签名分别进行验证,并去除盲化恢复原始消息。如果参与者对签名验证的结果有 争议,由可信的签名者对争议进行仲裁。分析表明当密钥满足偶数位恒为1时,该方法不仅能抵御外 部攻击,而且能有效防止发送者篡改,满足了弱盲签名的不可伪造性、不可否认性、盲性和可追踪 性等要求。所提方案在电子商务、电子货币等互联网交易中具有广泛的应用前景。

为了克服传统机器人手眼标定方法求解手眼关系及机器人坐标系与世界坐标系方位关系对标定参照物的依赖，提出一种基于二阶锥规划的无标定参照物手眼标定改进方法，并搭建相关实验系统进行验证。首先，利用运动恢复结构算法解算定义在一个尺度因子基础上的相机运动矩阵; 然后，引入对偶四元数理论参数化标定方程中的旋转矩阵和平移向量; 最后，通过二阶锥规划方法同时求解相机运动矩阵尺度因子、手眼关系及机器人坐标系与世界坐标系方位关系的最优解。仿真和实测结果表明，在没有标定参照物作为测量基准的情况下，标定结果中旋转参数相对误差为3.998%，平移参数相对误差为0.117%。与其他标定方法相比，该方法提高了无标定参照物模式下机器人手眼标定精度，扩展了手眼标定方法的应用范围。

随着机器视觉技术在先进制造系统、机器人系统、智能监控、航天**等领域的广泛应用, 仿生视觉系统的小型化、灵巧化成为研究的重要方向之一。针对传统机器视觉系统变焦结构复杂、易磨损、寿命低等缺点, 在分析液体透镜原理和成像特点的基础上, 设计并搭建了一种基于液体透镜的仿人眼光学系统, 系统的主要技术指标为: 焦距范围18.5 mm~22.5 mm, 镜头变倍比为1.22, 视场角为38°×24°。设计结果符合各项指标, 像质在不同焦距处均满足使用要求, 可实现实时对焦。整个光学系统尺寸为36 mm×55 mm×30 mm, 结构紧凑, 实用性强。

为实现光纤光栅中心波长的解调,写制了栅区长度小于1 mm、反射率大于60%、3 dB带宽大于1.5 nm、反射谱边缘有效线性区大于1.5 nm的超短光纤布拉格光栅(US-FBG)。以US-FBG为传感单元,提出了一种基于双波长激光的中心波长解调方法。当中心波长位于光谱线性区的稳频激光入射到US-FBG,随着光栅光谱的漂移,反射光功率随之变化并具有良好的线性关系,其实验结构的线性度为0.998。为了充分利用其反射光谱左右两侧的线性区,采用双波长激光的互补解调方法,将波长解调范围扩展到3 nm。将测量值与实际值进行比较,两者具有较好的一致性。该方法具有结构简单、功耗小、测量空间分辨率高等优势。

针对仿人视觉系统目标跟踪过程中眼、颈的转动速度对跟踪精度的影响, 提出了一种基于雅可比矩阵的角度分解最优化方法。首先, 建立眼、颈2级四自由度空间坐标系, 搭建系统模型; 其次, 构建与眼、颈转动角度相关的雅可比矩阵, 综合考虑眼、颈转动角速度, 得到关注不同转动轴角速度变量的目标跟踪角度分解数学模型; 最后, 通过仿真和物理实验分析了各自由度转动角速度在最优化条件下对角度分解的影响, 得到了基于所述系统的目标跟踪角度分解最优化方案。实验结果表明: 在给定范围内, 眼、颈的转动角度分配比与眼、颈转动角速度的比值相同, 且与均分法相比较, 文中所述方法在时间效率上具有明显优势。

为了实现太空环境下的卫星折反射星敏器光学系统中特殊结构部位的传感器的安装及温度监测, 排除应变对传感器的影响, 设计了一种适用于光纤光栅的环形特殊封装结构。并对传感器进行了温度标定、拉伸、温度重复性、振动及热真空实验。实验结果表明：这种封装形式的光纤光栅温度传感器线性度为0.998, 温度灵敏度为8.5~8.7pm/℃, 同一温度下, 中心波长变化量在2pm以内, 同时, 该结构形变产生的应变对传感器中心波长没有影响; 在振动及热真空环境下, 传感器的性能不会受到影响。