森林防火的关键是通过火灾实时监测系统有效预测森林各区域的火灾风险。通过分析无人机在森林防火中的应用，提出了一种基于无人机的森林火灾实时监测中波红外相机系统。该系统的焦距为75 mm，工作波段为37~48 m，F数为20，可匹配像元尺寸为12 m×12 m的1280×1024元制冷型中波红外焦平面阵列探测器。在光学设计中采用3种红外光学材料（硅、硒化锌和锗）的组合，并引入3个偶次非球面。通过优化设计实现了光学被动无热化功能。设计结果表明，在-60~100℃温度范围内，空间频率417 lp/mm处各视场的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)均大于或接近04，成像质量良好。这种中波红外系统的成像质量与分辨率高，视场范围大，具有宽温度范围的自适应性，结构紧凑且易装调，在森林防火领域有着广泛的应用前景。

具有丰富光谱特性的3d过渡金属离子激活的晶态和非晶态材料广泛用于照明和激光等领域。近年来，宽带近红外LED被认为是近红外光谱的理想小型化光源，易于集成到可携带电子设备中，在食品安全、生物医药等领域有重要应用前景，而Cr3+等过渡金属离子激活的宽带荧光材料是高性能近红外荧光粉转换LED (pc-LED)开发过程中的关键。不同于三价稀土中宇称禁戒f-f跃迁，3d过渡金属离子的d-d跃迁和离子所处晶体场有很强的耦合，常表现为很大的荧光带宽和可调谐的发射波长。目前，除Cr3+以外的其他3d离子激活的材料在近红外pc-LED方面的应用鲜有报道。本工作回顾了3d过渡金属离子源于d-d跃迁的光谱性质，归纳和总结了各类具有宽带近红外发光的离子和基质材料体系以及近年的研究进展。在此基础上，进一步提出了在设计过渡金属离子掺杂宽带近红外发光材料过程中所要考虑的关键因素，以期为新型宽带近红外pc-LED的开发提供有益的参考。

设计了基于动态密钥选择与多方向扩散的图像加密算法。利用128位外部密钥来生成4个Logistic映射的初值, 通过对其迭代, 获取4个随机序列; 利用明文自身像素特性, 定义一个引擎计算函数, 联合随机序列, 在像素置乱过程中, 根据引擎值来动态选择加密密钥, 通过构建非线性像素交叉互换方法, 不同的密钥来置乱不同的明文像素位置, 消除了置乱周期性; 设计4方向连续扩散方法, 利用4个方向的扩散函数对置乱图像进行加密。测试数据表明: 与当前图像加密技术相比, 所提技术具备更高的安全性与抗明文攻击能力, 能够较好地对图像完成解密。

针对传统的基于几何度量的配准方法无法配准存在局部变形的医学器官的问题,提出了应用显著纹理特征的经典迭代最近点(ICP)医学图像配准算法。该方法借鉴主动外观模型(AAM)思想对医学图像的显著纹理特征建模,将显著性强的特征点赋予较大权重,率先配准。在传统基于空间距离的图像配准基础上加入显著纹理距离。然后,模拟格式塔心理学提出的人类视觉认知过程,使用线性递减的权重平衡两种“距离”度量方式。该算法前期主要根据几何距离取得整体配准效果,后期依赖图像纹理特征使存在局部变形位置的特征点也能精确配准。最后,在腹腔肝脏图像上进行实验。实验结果表明该算法取得了较好的配准效果,准确率达78.82%,比其他几种流行算法提高了22.22%,且对图像的旋转变化不敏感。提出的算法基本解决了存在局部变形医学器官图像的配准问题,达到了精度高、鲁棒性强的配准效果。