传统的虚拟现实（VR）技术通过人为建模的方式生成室内三维地图模型，存在速度慢、模型与现实物体尺度之间存在偏差的问题。鉴于此，提出基于VR的移动机器人的真实环境三维建模系统。首先通过视觉同时定位与建图（SLAM）技术快速地获取室内的高精度稠密三维点云地图；其次将三维点云通过曲面重建算法重建为室内三维模型并导入到unity 3D中；然后借助VR设备将室内三维模型置于三维立体的虚拟环境中；最后通过视觉SLAM技术实现移动机器人在室内环境的重定位，实时映射机器人在模型中的位姿，完成交互。利用视觉SLAM技术构建三维地图模型不仅快速，解决了场景尺度偏差的问题，且实现地图的重复使用。同时VR技术也使操作人员可以获得强烈的沉浸感，从而更好地理解机器人的工作环境。

针对格雷码相移条纹投影三维测量中相位展开易出现跳跃错误的问题, 提出一种连续相位自适应补偿方法。该方法基于双目结构光三维测量系统, 采用相移法结合正反格雷码的方法得到待测物体的连续相位图, 在连续相位图上搜寻错误像素点, 最后利用改进的自适应中值滤波方法来补偿相位展开出现的跳跃错误像素点以及噪声和阴影生成的无效像素点。实验结果表明:连续相位自适应补偿方法相对于传统格雷码相移法以及在连续相位图使用固定值中值滤波方法能够补偿连续相位图中大部分的错误像素点,并尽可能地保留待测物体的细节, 提高了三维形貌测量的稳定性和精度。

准确、稳定的图像特征点提取对图像拼接、三维重建以及基于特征点的视觉同时定位与建图（SLAM）等计算机视觉应用十分重要。核辐射环境下采集的图像噪点量多、噪声块较大，传统的特征点提取方法存在容易将噪声判定为特征点的问题。基于某辐照厂卡源故障采集的受γ射线影响的图像噪声分布特点，提出一种抗核噪特征点（ANF）提取算法。首先，分析核辐射下图像的每个像素点的红绿蓝（RGB）特性以及灰度特征，获取可能为噪点的像素；然后，通过传统算法提取特征点；最后，采用特征点与可能噪点的欧氏距离大小进行排序筛选特征点，剔除较大可能性为噪点的特征点。标准图像数据集合成的噪声以及真实核辐照环境下拍摄图像的实验表明，ANF提取方法相对于传统的加速分段测试（FAST）和二进制鲁棒尺度不变特征点（BRISK）提取方法具有更好的稳定性，并可以提高特征提取效果和降低匹配错误率。

水下可见光通信(UVLC)作为水下无线通信技术的一个重要分支, 在海洋环境监测与水下**斗争等领域有着十分广泛的应用。文章首先简单介绍了UVLC的研究背景、意义及难点, 接着从光学衰减建模、垂直信道建模与湍流信道建模3个角度对水下可见光信道建模技术进行综述, 并调查了水下可见光不同调制技术相关的研究成果。由分析可知, 一方面, UVLC在水平方向上的光学衰减建模趋于完善, 目前还未建立准确且完整的水下可见光湍流与垂直信道模型; 另一方面, 强度调制在水下可见光调制技术中占据主流, 相干调制则通常用于提高系统的可靠性。最后分别从构建UVLC网络和自适应调制编码的角度对未来UVLC可能的发展方向进行了论述。

为实现对多幅图像完成同步加密，并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力，提出基于快速响应码 (QR)与级联分数阶 Fourier变换的多图像光学加密算法。借助 Logistic映射，获取随机掩码，联合 Fresnel波带 、 Hilbert模型，构建调制掩码；引入复数理论，借助模板图像对第一幅明文实施处理，形成复数图像；采用分数阶 Fourier变换，借助调制掩码，对复数图像实施处理，并基于相位-幅度截断机制，得到相位分布与密钥； 再结合相位截断方法与分数阶 Fourier变换，设计级联快速傅里叶变换( FFT)加密机制，通过调制掩码与相位分布，对剩余的多幅明文实施频域变换处理，输出融合幅度图像，并将其转换为对应的 QR码；引入 Gyrator变换 ，通过相应的光电装置，利用激光束对 QR码完成干涉处理，得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术，本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力，在裁剪变换下，其复原图像的失真度更小。

提出了一种基于双缺陷一维光子晶体的非线性激光限幅方法。研究了光子晶体透射谱中心波长随双缺陷层折射率变化的规律,设计了适用于532 nm与1064 nm波长的非线性光子晶体激光限幅结构,实现了弱光的高透射和强光的高阻断效果。所设计的激光限幅结构为(AB)₆CAC(AB)₆双缺陷一维光子晶体,适用于532 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、SrF₂和CS3-68玻璃,对弱光的透过率为86.4%,对强光的透过率为0.02%;适用于1064 nm的光子晶体结构中的三种介质A、B和C分别为金刚石、CeF₃和CdTe,对弱光的透过率为79.8%,对强光的透过率为0.3%。

碳纳米粒子悬浮液具有良好的光限幅性质,是一种优良的宽波段光限幅材料。通过热传导方程和米氏散射理论建立了微气泡半径与入射光能量、碳纳米粒子悬浮液散射系数和透过率的理论模型。采用Matlab数值模拟了散射系数随微气泡尺寸因子的变化关系,碳纳米粒子悬浮液光限幅性能随入射光能量的变化规律。研究了气泡尺寸因子、入射激光能量以及波长对碳纳米粒子悬浮液光限幅特性的影响。研究发现当激光能量达到一定值时,微气泡的半径保持恒定,不再随入射激光能量的增加而增加。微气泡尺寸的增大对碳纳米粒子悬浮液的透过率有着显著的影响。同时,碳纳米粒子悬浮液对不同入射光波长和光能表现出不同的光限幅性能。研究结果为实验研究提供了理论指导。

为了探究低温等离子体活化转化煤层甲烷的机理, 采用自制的介质阻挡放电实验系统对体积组成为CH4 40%、O2 12%、N2 48%的模拟煤层甲烷进行等离子体活化转化。采用色谱分析方法对煤层甲烷介质阻挡放电稳定产物进行分析, 结果表明低温等离子体活化煤层甲烷的主要产物为CH3OH、CO和CO2。采用发射光谱原位诊断技术在200～700 nm波长范围内研究了放电气体的发射光谱, 检测到O·、CH·、C·、Hα、N2(A3+U)等激发态物种。基于发射光谱原位诊断和气相色谱分析结果, 对煤层甲烷活化转化的自由基反应过程进行了推断。同时, 明晰了反应气中N2对煤层甲烷活化和主要产物的生成具有促进作用, 即N2产生了存活时间更长的亚稳态离子, 该亚稳态离子将能量传递给反应气中的O2和CH4, 进而加速了煤层甲烷的活化和稳定产物的生成。

在半导体微纳工艺基础上研究了基于镜像非对称结构超材料太赫兹(THz)滤波器的性能。通过时域有限差分理论，模拟分析了滤波器工作频率下太赫兹电场强度和电流密度在微结构的分布，并阐述了微结构太赫兹波电磁共振的机理。基于太赫兹滤波器电磁损耗机制和微纳加工工艺条件，设计并优化器件开口环结构，使相邻开口环中产生电磁场的干涉相消，减少太赫兹辐射损耗，提高品质因子Q 值。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测试了滤波器的太赫兹透射特性，实验结果表明，在工作频率0.923 THz 下，镜像非对称结构的平面太赫兹滤波器品质因子达到12.5。同时，研究了太赫兹电场方向对滤波器性能的影响。高Q 太赫兹滤波器的研制为制备高速太赫兹电调制器等太赫兹器件提供了重要的实验依据。

针对光刻对准中产生的单幅封闭干涉条纹经相位解析后获得的包裹相位, 提出在极坐标系对其进行相位展开进而获得对准偏移量的方法.该方法首先将对准过程中两圆光栅相对移动产生条纹的相位分布从直角坐标系转换到极坐标系; 其次分析在极坐标系下对准偏移量与相位参量的关系; 最后通过取不同径向半径获得初始相位振幅与相位延迟进而求取对准偏移量.数值模拟与实验验证该方法的可行性并与传统的最小二乘与路径跟踪相位展开方法进行了对比分析.结果表明该方法对包裹相位进行展开进而达到几十纳米量级的高准确度对准, 具有很强的适应性.