碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)是一种新型的激光超声换能器(LIU-T)复合材料, 具有高频率、 宽带宽、 高振幅的特性。 该复合薄膜可作为高效、 鲁棒的超声发射器用于诊断和治疗。 纳米复合材料的固有结构提供了独特的热、 光学和机械性能, 这不仅有利于能量转换, 而且对脉冲激光烧蚀具有很好的鲁棒性。 PDMS聚合物具有高热弹性系数有利于材料的伸缩从而产生超声。 研究了几种不同复合薄膜产生的光声信号特性, 测试了不同衬底和水介质条件下的光声信号特性。 利用碳纳米材料的高吸光性和PDMS聚合物的高膨胀性制作激光超声换能器, 不但降低了材料的厚度, 还有望产生高频高强度超声信号。 实验用硬玻璃衬底厚度约为1 mm, 软薄膜衬底厚度在微米级, 水介质条件下的厚度为3 mm。 在脉冲激光激励下, 水介质下软薄膜条件、 硬玻璃衬底、 软薄膜衬底涂层端面超声压力分别为2.0, 3.9和5.2 MPa。 通过一系列的研究得出了结论: (1)软薄膜衬底(3×3)比硬玻璃衬底(3×3)更具有良好的负脉冲, 更适合用在光声空化治疗方面； (2)水介质条件下不利于产生高强度光声信号。 总而言之, 采用激光超声换能器比压电换能器更具有产生高振福, 带宽宽的超声信号的潜力, 而且提供了一种没有电子等干扰结构的超声激励新方法, 有望成为替代压电换能器的新一代激光超声换能器。 这种新方法应用在磁声电成像领域可以大大减少超声激励源的干扰。 同时, 相对于将CNT混入PDMS中的方法, 该方法更具有简单方便节省材料等优点。 对于硬玻璃传统型衬底, 实现的软薄膜衬底能产生较高的声压5.2 MPa, 并且中心频率在5 MHz, -6 dB超声带宽也相对较宽接近5 MHz, 相比于早在2014年实现的CNT-PDMS激光超声换能器产生的4.5 MPa声压, 本文方法更具有临床应用前景, 应用在磁声电成像等方面具有很好的避免电磁干扰效果。

由于高光谱图像存在较高的数据维数, 会给分类过程带来一些困难。为了提高分类的准确率, 提出了一种使用 3D卷积联合注意力机制的高光谱图像分类方法。首先, 将中心像素与周围相邻的其它像素进行配对, 可以通过配对构成多组新的像素对, 充分利用了像素之间的邻域相关性。接着, 将像素对放入 3D卷积联合注意力机制网络框架中进行分类, 它能够对高光谱图像中的特征进行选择性的学习。最后, 通过投票策略获得像素标签。实验是在两个真实的高光谱图像数据集上进行。结果表明, 所提出的方法充分挖掘了高光谱图像的光谱空间特征, 能有效地提高分类精度。

钛合金和碳纤维材料因其优良的性能，在飞机的结构材料中被大量使用。针对飞机红外偏振探测的需求，以钛合金板、碳纤维板以及喷涂红外伪装涂料的上述两种目标板为实验样品，开展了红外偏振光谱探测实验，结果表明，在 8～14 .m热红外波段 4种材料样本的偏振度随观测角度的增大而增大、随波长的变化无明显规律，普通红外伪装涂料无法提供偏振伪装。

在红外偏振遥感探测系统中，目标的红外偏振特性受到大气环境因素的影响，其反演场景偏振参量会出现误差，因此，提出基于红外偏振传输理论的红外光谱偏振参量校正算法模型。通过分析大气辐射和传输特性，建立了大气有效透射率模型，研究了不同波段范围、大气环境、传输路径、温度等因素对有效透射率的影响，依据大气有效透射率模型校正偏振参量。实验分析表明，该校正算法模型有效抑制了大气传输对探测目标的红外偏振参量测量的影响，使得偏振参量能更准确地反映场景偏振特性，提高了红外遥感偏振的探测识别能力。

当自然光以一定的角度通过玻璃片堆时,其岀射光是线偏振度一定的部分偏振光。利用该原理研制了一台可见光波段线偏振度可调节的偏振光源。分别测量了玻璃片堆在0°、15°、30°、45°和60°倾角时偏振光源输出光在可见光波段的线偏振度谱,并将测量结果与理论输出结果进行了比对。结果表明,有效测量结果与理论输出结果之间最大误差不超过0.8%。实现了可调偏振度光源的预期设计目标。

为了实现室外BRDF的准确测量,设计了多角度测量系统。测量系统包括一台自动测量架和两台ASD(Analytical Spectral Devices)公司生产的野外型光谱仪,光谱仪的光谱分辨率为3nm,一台光谱仪固定在测量架平台上测量目标各方向反射,另一台光谱仪放置在地面上同时测量漫反射板反射。应用该系统进行了室外草地的测量实验,测量整个周期(66个方向点)用时10min,测量主平面(间隔5°,共31个方向点)用时2.5min。测量结果显示目标的反射为非朗伯性,并在主平面的反射方向性最强烈。

针对自行研制的短波红外平场光谱仪,讨论了波长定标的原理和方法。短波红外平场光谱仪由两个分光探测单元组成,探测单元以平场凹面光栅分光,处于焦平面上的线阵列探测器探测,波长定标分为两个波段进行。为了实现准确的波长定标,针对短波红外平场光谱仪的特点设计了波长定标步骤。双单色仪可以输出光谱仪波长范围内任意波长单色光,选用双单色仪作为光谱定标光源,双单色仪的输出单色光光谱分辨力为1.5 nm,经过光谱仪的分光会聚后成像在线阵列探测器像元上,采用重心法计算出给定波长对应的像元精确位置,通过多项式拟合得出两个探测单元的波长定标系数。定标结果表明,在900～2400 nm波长范围内,定标曲线拟合误差小于0.5 nm,波长定标不确定度优于0.6 nm。

基于平场凹面光栅分光和线列阵探测器探测的最新设计方案,进行了短波红外波段地物光谱仪的光机设计.仪器采用光纤导光,两个独立单元分别探测,最大限度地简化了光学及结构设计.更换前置光学系统改变探测视场, 视场内的辐射经过前置光学系统均匀地照亮入射光纤,保证了两探测单元的视场相同.根据入射光通量、光谱分辨率和狭缝的关系确定入射狭缝的大小,仪器光谱覆盖900～2 400 nm,光谱分辨率优于12 nm,适合野外短波红外波段的探测.

针对高光谱图像中小目标检测问题,提出了一种基于约束能量最小化(Constrained Energy Minimization,CEM)的目标检测算法.该算法首先对原始图像进行背景信息抑制从而抑制背景地物、突出低概率的小目标,用迭代误差分析的自动端元提取算法找出目标的端元光谱,然后把目标端元光谱代入CEM滤波器得到该目标的检测结果图.用高光谱数据进行了实验研究,并与CEM滤波器进行了比较.结果表明,其检测性能与直接采用CEM方法的检测性能相当,但是相对于CEM方法,该算法不需要目标的先验光谱信息,更具有实用性.