二值条纹投影技术能够避免三维测量系统中非线性影响，降低测量误差，为了优化二值条纹正弦质量，提高测量精度，提出了一种二值编码结合误差扩散的三维测量方法。以单周期正弦条纹特定方式采样点作为二值编码对象，在时间域上对采样点进行等区间划分，使用误差扩散算法对各区间对应的灰度区域进行处理生成相应的二值图像，在投影仪聚焦投影状态下代替传统正弦条纹获取较高质量的相位信息。在此基础上，采用“S”形路径扫描改善了条纹正弦性。实验结果表明，所提方法生成的正弦条纹相比传统四步相移算法，能够有效提高测量精度，具有良好的正弦性。对比实验证实，所提算法优化后相位误差减少24.19%，正弦条纹质量进一步得到提升。

为了解决特征融合目标跟踪(Staple)算法在复杂场景中固定权重融合方式的局限性,在其基础上进行改进并引入通道置信度,提出了一种自适应特征融合与通道加权的抗遮挡相关滤波跟踪算法。先引入多维特征描述,根据每个通道上滤波模板的响应峰值,计算通道权重;再根据特征模型的响应结果,计算模型的可靠性,确定模型的融合权重,从响应结果的角度完成特征融合;最后根据历史帧的平均峰值相关能量,以及当前帧图像与前一帧图像的均方误差,来判断目标的遮挡情况,并进行模型更新。在OTB-2013和OTB-100数据集上进行实验,与Staple算法相比,所提算法的成功率和精确度均有所提高,并在多项具有挑战的属性上表现较佳。

为了提高红外热像仪的测温性能，以黑体辐射图像为基准，研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先，分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成，主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着，建立了红外测温实验系统，获取标定时的黑体辐射图像和实际测温图像。然后，对黑体图像采用人工加噪的方法，研究不同噪声参数和传统降噪方法处理后对测温性能的影响，得到了不同噪声参数及降噪方法对测温性能的影响规律，在传统降噪方法的基础上提出了改进均值法并进行实验验证。最后，将改进均值法应用到室内实际测温的图像上。实验结果表明，改进均值法处理后，温度均方差减小为 0.32，测温误差减少了 1.69℃。效果优于传统降噪方法，改善了红外测温性能。

针对截断奇异值分解方法进行动态光散射反演存在的颗粒粒度信息丢失问题, 本文在分析自相关函数不同衰减时段粒度信息分布差异的基础上, 提出利用每一角度核矩阵与对应角度下粒度信息在自相关函数不同延迟时刻的分布构建扩展矩阵的扩展截断奇异值分解方法.该方法通过用自相关函数中每一延迟时刻的粒度信息, 调节同一时刻原核矩阵数据对信噪比的贡献, 进而保留了更多的有效奇异值, 减少了由于奇异值截断引起的信息丢失, 在保证抗噪性的基础上, 提高了自相关函数的信息利用率.在1×10－3噪声水平下, 对一组单峰宽分布(260 nm)和三组双峰颗粒分布(250/750 nm)、(270/800 nm)以及(306/974 nm)的模拟动态光散射数据, 进行了单角度、3角度和6角度反演.结果表明, 与截断奇异值分解方法相比, 采用扩展截断奇异值分解方法反演得到的峰值粒度误差和分布误差均明显减小.对306/974 nm颗粒体系的6角度实测数据的反演表明, 采用扩展截断奇异值分解法得到的颗粒峰值粒度误差由非扩展方法的0.032/0.016降至0.029/0.006, 且得到的峰值比更接近真实值.

针对多角度动态光散射测量技术中通过Mie散射光强计算的角度权重估计方法存在信息利用率与抗噪性之间的矛盾, 提出利用每一角度所有粒度的整体Mie散射空间特征进行角度加权和利用每一粒度对应Mie散射光的细节特征对核矩阵做元素加权的复合角度加权方法, 并结合正则化方法进行了模拟和实测的多角度动态光散射数据反演.与采用光强比值法和光强均值法的反演结果比较表明, 多角度动态光散射反演结果与角度加权方法密切相关.无噪声影响时, 光强比值法和复合角度加权法都能得到准确的颗粒粒度分布, 但光强均值法信息利用率不高; 随着噪声水平的提高, 光强比值法反演结果急剧变差, 表现出较低的抗噪性能.复合角度加权方法通过兼顾信息利用率和抗噪性能, 使得增加散射角时信息增多的优势得以更好地显现, 并且有效地抑制了角度增多带来的噪声影响.该加权方法显著提高了多角度动态光散射进行颗粒测量, 特别是对多峰分布颗粒体系测量的准确性.

分子光谱理论是光谱吸收式光纤气体传感器的理论基础，对于光纤红外法检测有毒气体的浓度具有重要意义。根据朗伯-比尔（Beer-Lambert）理论，首先从甲烷（CH4）气体浓度的定量分析以及分子参数的理论进行研究，再通过分析 CH4气体的吸收线得出其吸收系数α(v)的一般方法。由分析得当气体压强 P＜0.02 atm时多普勒展宽占优势，用高斯线型拟合吸收线；当 P＞0.l atm时碰撞展宽占优势，用洛仑兹线型拟合吸收线；当 0.02 atm＜P＜0.l atm时两种展宽都存在，这时用伏格特线型拟合吸收线，理论上得到很好的结果。

利用耦合非线性薛定谔方程组(CNLSEs), 研究了超短孤子脉冲在非线性三芯光纤耦合器中的传输和开关特性。分析了正常色散和反常色散对于开关特性的影响。通过调整非线性参数能够优化开关特性, 降低了开关阈值功率和提高了能量转移效率。采用分步傅里叶法(SSFM)的仿真, 数值模拟了在正常色散区和反常色散区的不同开关特性, 以及当非线性参数从1.5增大到2.5时开关性能的变化。研究表明: 在反常色散区中, 耦合器具有明显的开关特性。在三芯耦合器中, 当三根光纤的非线性参数同时增加时, 阈值功率由Po12显著降低至Po4.12, 能量转移效率由40%显著提升至65%。