为建立目标表面的真实彩色三维点云数据模型, 以编码标志点作为定位介质, 利用目标的无色点云和彩色图像, 提出一种三维点云颜色复原方法。在目标附近放置多组编码标志点, 用基于激光线的三维扫描设备获取目标无色的三维点云和编码标志点信息; 用彩色相机从多视角采集目标及编码标志点的彩色图像, 通过Canny边缘检测及亚像素定位算法得到编码标志点的图像坐标; 再利用改进的直接线性变换法由编码标志点的世界坐标值及像素坐标值求解出相机相对世界坐标系的位姿矩阵, 通过相机成像模型建立点云与彩色图像像元的映射关系; 最后, 利用插值法计算局部点云的颜色并完成整个点云颜色的融合。采用该方法对多个模型进行了颜色复原实验, 彩色三维点云的颜色空间位置偏差小于0.6 mm, 重建效率为7.3×104 point/s, 彩色三维点云与目标相似度高。该方法可以实现目标彩色三维点云重建, 计算精度和效率均能够满足使用需求。

在轨维修可以大大的延长空间科学仪器的使用寿命, 节省大量的经济成本。为了实现空间望远镜后端模块的在轨操作和更换, 设计了一套与之对应的接口机构, 能够解决在轨快速定位与安装。根据321运动学定位准则, 详细介绍了该接口机构的内部组成和工作原理; 然后把该接口机构与后端模块进行组件级有限元仿真, 仿真结果表明一阶模态远高于整机基频可以有效地避免发射时候的共振; 设计了一套平面内的工装来模拟后端模块, 利用等效质量法对整个机构进行重力卸载; 搭建实验平台, 利用激光跟踪仪来测量整个后端模块的重复定位安装精度, 实验数据表明, X, Y, Z 3个方向的重复平移定位误差分别为±5.58 μm, ±3.24 μm及±3.63 μm, 优于总体指标±10 μm; 热实验结果表明整个机构可以完全释放由于温度变化产生的形变, 具有很高的热稳定性; 使入射光线和靶面的相对位置持续稳定, 保证了较高的成像质量。为其他空间在轨维护装置提供强有力的参考价值。

提出了一种基于点扩散函数(PSF)精确测量尺寸很小或者距离很远的一类小目标的红外辐射特性的方法。该方法在已知目标几何形状的前提下, 采用倾斜刃边法测得光学系统的点扩散函数;对目标成像和探测器焦平面阵列采样过程进行建模, 得到目标在探测器上成像的模拟图像;通过对红外系统捕获的模拟图像与真实图像进行匹配获得最优化估计的目标亮度、尺寸以及中心位置。最后, 通过实验对该方法进行了验证。结果显示: 圆形目标温度为70℃, 理想几何成像直径大于4个像元时, 测得的辐射亮度最大误差为2.35%;目标尺寸(面积)最大误差为1.89%。该方法可用于获取目标和背景辐射特性, 测试红外成像系统性能, 完成图像复原和小目标定位等。

进行辐射测量时，目标尺寸过小或者距离很远都会导致其在红外探测器上成像面积较小以至于不能作为扩展源直接测量，另外目标成像往往占据多个像元，因此也无法作为传统意义上的点源处理。为解决这一问题，在现有的点源目标测量方法的基础上，提出了一种针对红外小目标的辐射特性测量方法。通过实验和理论分析研究了小目标成像特征，说明其辐射测量与扩展源的不同；通过对目标成像区域去除背景辐射推导小目标辐射测量公式；利用中波红外成像系统进行小目标的辐射测量实验，实验结果证明了该方法的有效性。

设计了动态实时水平基准测量系统, 讨论了用该测量系统测量远望号测量船变形角的可行性及利用该系统测量船体横扭角和纵挠角的原理和误差项。依据测量船的实际需要确定了动态水平基准测量系统的关键技术指标, 并分析了测量船体横扭角和纵挠角的测量精度。分析结果表明: 系统对船体横扭角和纵挠角的测量误差均不大于3″, 测量距离理论上不受任何限制, 远大于200 m(测量船船体长度)。利用现有外场试验条件进行了码头停靠状态下远望号测量船两测量点间的船体横扭角和纵挠角测量试验, 结果表明: 利用动态水平基准测量系统实时测量船体横扭角和纵挠角的方法切实可行, 不仅提高了测量精度, 而且克服了传统的大钢管基准测量法体积大、重量沉, 装调及维护困难等缺陷。实验显示, 该动态实时水平基准测量系统的应用领域相对广泛。

折转光管广泛应用于舰船、车载等光电测量系统中，在方位基准传递过程中，光路在高度上产生折转，入射光与出射光在方位上保证相互平行，从而实现方位基准的保精度传递。对于长度小于1 m的折转光管多采用平面镜法或水银盘法检测其光轴平行性，但对于长度大于3 m的折转光管，采用上两种检测方法则不能满足其精度指标要求。为此，提出了对于3 m长度的折转光管光轴平行性检测的一种新方法，此方法适用于长度大于3 m的折转光管光轴平行性的检测。

乳腺完全是由密度接近软组织构成,因此乳腺CR(Computed Radiography)放射图像对比度小,轻微的差别变化都可能是肿瘤的表现,要对其进行增强处理方能满足医生临床诊断的需要。而目前通用的乳腺CR图像增强算法对比度和噪声增强过度,丢失细节,为此提出了采用一种基于像素灰阶熵的自适应边缘增强算法对乳腺CR图像进行增强。该算法使用模糊影像增加对选择空间频率的响应,以增强乳腺CR图像结构边缘和细节; 算法能根据乳腺CR图像灰度特性即像素灰阶熵来自适应的调节增强程度的加权因数K。实验证明,该算法处理后的乳腺CR图像细节丰富,信噪比高,增强后的图像具有良好的视觉效果,该算法是一种有效的适合乳腺CR医学图像的边缘细节增强算法。

人体胸部各种组织器官较多, 造成胸部的CR(Computed Radiography)图像动态范围大, 是所有临床CR图像中最为复杂的一种。一般的图像增强方法只对胸腔中的部分组织起到了增强的效果, 而对另一部分组织不会有良好的增强的效果, 甚至会出现对比度变差、细节模糊、噪声增加等不理想的结果。提出了基于邻域灰度方差与噪声方差之比的自适应增强方法, 可根据胸部CR图像的灰度特性调节增强程度的加权因数K, 自适应的增强胸部CR图像边缘细节, 丰富图像的细节信息, 提高图像的诊断价值。实验证明, 该算法处理后的胸部CR图像细节丰富, 信噪比高, 细节方差和背景方差之比(DV/BV)比通用算法高, 增强后的CR图像具有良好的视觉效果, 是一种有效的适合胸部CR医学图像的边缘细节增强方法。

为了提高用莫尔条纹法测量扭转角的测量精度，分析了光栅周期不一致对扭转角测量误差的影响。从基于莫尔条纹法测量扭转角的原理出发，论述了光栅周期不一致与测量精度的关系，讨论了引起两光栅周期不一致的两个因素，即光栅刻划误差以及两光栅栅面不平行。理论分析表明，前者是引起光栅周期不一致的主要原因。当两光栅等效周期比值β＜1.001时，在±15′的测量范围内，选择光栅周期为50 μm,莫尔条纹宽度为1 400~1 800 μm时，光栅周期不一致引起的测量误差可以控制在1.6″之内。

提出了一种基于图像网络传输技术的船体变形测量系统设计方法,并对该方法进行了理论和实际应用验证。介绍了船体变形测量系统,对分布处理式变形测量系统与集中处理式变形测量系统的特点进行了比对,指出了新型变形测量系统的技术优势。对系统的时间特性进行了分析,论证了该系统在技术上的可行性。该变形测量系统对于16路测量传感器的一次采集处理时间少于15 ms,能够满足船体变形测量系统的数据采集需求。