利用三维坐标变换矩阵的方法研究了捕获跟踪瞄准系统的精跟踪图像和角误差量随方位轴和俯仰轴的具体旋转变换关系,正确指导了精跟踪图像和角误差量处理工作,确保实现高精度稳定跟踪。

基于相移法的三维形貌重建精度高, 对环境噪声和阴影等不敏感, 但由于多幅条纹解相位, 难以应用于动态物体的三维测量中, 为此, 提出了一种新的算法。基于Harris算法提取刚性运动棋盘格的角点, 确定相邻两帧采集条纹图像之间的像素偏差并校正采集条纹图像; 根据投影仪和摄像机的标定参数建立投影图像和采集图像之间的空间变换矩阵, 并根据变换矩阵得到校正后的投影条纹图像; 采用高速投影技术以减小帧间像素偏差; 投影校正的投影图像并对采集图像进行变换, 从而得到近似于物体静态时的采集条纹。实验结果证明, 所提算法能高精度的重建轨迹和速度确定的复杂刚性运动物体的三维形貌。

光电吊舱陀螺稳定平台在惯性稳定的状态下只能补偿飞机的姿态变化, 无法补偿飞机的线性运动影响。飞行过程中, 光电吊舱瞄准线随着飞机的运动快速移动, 这对操作员快速捕获瞄准目标造成了较大的困难。如果希望对某固定区域进行较长时间的观察, 需要操作员不断地操纵吊舱使瞄准线始终指向目标, 这就增加了操作员的工作负担和操作难度。介绍了一种基于惯性信息的动态跟踪算法, 将飞机的线性运动速度投影到平台坐标系下, 计算出平台的动态补偿角速度并进行实时补偿, 驱动光电吊舱运动保证瞄准线始终指向地面固定场景。实验结果表明, 基于惯性信息的动态补偿技术能快速实时补偿飞机的线性运动, 保证光电吊舱成像场景稳定, 极大地方便了操作员的操作, 减轻了其负担。

针对基于X-Ray的焊球阵列封装（BGA）焊接缺陷检测中, 现有的图像处理算法无法有效处理PCB意外倾斜的问题, 提出了一种自动判断BGA焊点X射线图像倾斜程度并进行校正的方法。首先根据BGA焊点阵列排布的特性恢复出原始图像中的结构信息, 然后使用广义逆矩阵求解出理想正视图像与实际倾斜图像之间的变换矩阵, 最后对倾斜图像进行逆变换以得到理想正视图像, 并使用变换矩阵估计出PCB的倾斜程度。实验针对正视与倾斜的BGA焊点的X射线图像, 运用所提方法, 准确判别出图像的倾斜程度, 并进行了校正。此方法既可以作为一种图像质量评价算法, 在BGA X-Ray缺陷检测中判断图像是否为需要的正视图像; 也可以作为一种图像自动校正算法, 提升基于X射线的自动检测系统的适应性。

在动态状况下, 实时获取机床刀具的位姿误差是提高机床精度的关键因素之一。机床多轴联动时, 利用两路激光实时跟踪测量主轴测量杆上两测点的空间运动轨迹, 得到两测点三维数据, 并拟合出两个空间圆, 用两圆的圆心连线来计算刀具的方向和位置误差。机床加工时, 变化的工艺参数引起的动态运动误差和热误差变化会造成沿Z轴方向运动的滑枕误差实时变化, 变化的滑枕误差会影响刀具的最终位置方向。通过自适应卡尔曼滤波预测算法对滑枕误差值进行预测-测量-修正, 将计算得到的误差最优估计值替换误差补偿模型中原有的误差参数, 进而对刀具位姿进行误差修正。最后,对圆锥台试件以及一个S型工件进行有误差修正补偿和未补偿加工, 由测得工件的精度对比可知, 采用的刀具位姿误差实时测量方法及自适应修正补偿可更加有效地提高五轴机床的加工精度。

为实现激光束形状的二维整形,同时灵活适应入射光束发散角、尺寸等参数的变化,提高光束质量,提出了一种适用于大长宽比、变发散角的激光束二维变焦整形方法。该方法利用光线变换矩阵方法分析光路,采用柱透镜、球透镜对光束进行二维变焦整形,通过镜片位置和间距的动态调节,实现对光束在x，y两个维度上的尺寸、发散角共四个参数各自独立的调整,实时校正激光束的低阶像差,使出射光束始终保持为预定状态。试验研究表明,该方法具有光路结构简单、综合像差小、调节范围大等优点,能够显著改善高功率激光器的光束质量,尤其适用于具有大长宽比增益区的板条激光器和化学激光器的输出光束整形。

快速反射镜是复合轴精密跟瞄系统的核心之一。为研究解耦快速反射镜旋转引起的光束偏转, 将快速反射镜的转动分解为纵轴和横轴的运动, 并建立空间直角坐标系。分别进行快速反射镜纵轴、横轴转动, 通过理论分析, 确立光束偏转与快速反射镜转动在空间直角坐标系内基本关系。针对典型情况, 分析出上述关系的简化模型, 便于工程简化运算, 并通过仿真进行了验证。

主要研究X 频段下变频场效应管(FET)混频器的设计与仿真，利用谐波平衡法和变换矩阵法对FET 漏极混频器的工作原理进行分析，根据设计要求选取合适的FET 管，运用先进设计系统( A D S ) 软件对电路进行设计、仿真优化和加工测试。测试结果表明， 在射频频率为12.3 GHz~13.2 GHz，中频频率为1.6 GHz~2.5 GHz 时，变频损耗小于5 dB。

针对3-puzzle问题,运用量子计算方法分析了节点扩展的酉变换矩阵。对一个3-puzzle问题 实例进行了元素编码和节点状态编码,描述了具体的节点扩展酉变换矩阵,并运用量子受控非门 逻辑线路实现了酉变换矩阵。讨论了N-puzzle量子计算的线路模型,对量子位的基态和最佳基态的 制备作了分析,阐述了N-puzzle启发式搜索量子计算框架。

工业相机常采用基于圆形控制点的方法进行标定， 但该方法存在不对称投影问题，极易产生标定误差。为了避免引入不对称投影误差并能以迭代方式修正这一误差，本文提出了一种利用圆心不对称投影所蕴含信息的相机标定方法。首先，推导了平面模板上的圆形控制点投影成为椭圆之后的理论坐标；然后，提取每一幅标定板图像中实际椭圆的中心坐标，通过最小二乘算法求得该幅图像对应的精确投影变换矩阵；最后，利用所有的投影变换矩阵求出相机内参数。实验结果表明：采用本文提出的标定方法，标定结果的重投影误差降到了1/50 pixel。该方法可一次完成标定，计算简单，标定精度高，适用于工业相机的标定。