多光谱图像比常见的三通道图像能够携带更多的数据信息来表示颜色, 因此大大提高了存储与传输此类信息所需要的难度。 为了解决以上问题, 研究人员提出一种将多光谱数据在存储与传输前进行压缩, 并在使用时通过过渡连接空间(ICS)对压缩数据进行重建, 而过渡连接空间决定了转换的效果。 Derhak等［JIST, 50: 53-63, 2006］提出了一种名为LabPQR的6个维度的ICS。 这个空间的前三个维度是给定光谱r在指定光观察环境(用加权表矩阵H表示)下的三刺激值向量t, 后三个维度是同色异谱黑rb在由主成分分析获得的同色异谱黑空间前三个基向量(记为矩阵B)下的组合系数tPQR。 同色异谱黑rb由基于三刺激值t的光谱分解式rb=r-Mt给出, 这里的映射矩阵M为熟知的“R-矩阵”, 同色异谱黑空间是由光谱图像数据或独立反射率训练集对应的所有同色异谱黑构成。 重建的反射率rp=Mt+BtPQR。 该研究提出一个改进的LabPQR过渡连接空间, 记为MLabPQR。 两者之间的差别就在于光谱分解式中的映射矩阵M的选取。 该方法选取M为“Wiener估计矩阵”。 Wiener估计矩阵不仅依赖于光环境H, 而且还依赖于训练光谱数据, 因此期望通过Wiener估计矩阵更能反映出光谱图像的光谱特性, 从而提高反射率重建精度。 使用NCS光谱反射率数据和一幅光谱图像作为测试样本, 分别用Munsell反射率数据集和测试样本集作为训练样本。 采用均方根误差(RMSE)和拟合优度系数(GFC)为重建光谱精度指标, 以CIELAB色差为色度精度指标对本方法进行综合评估, 并与现有的LabPQR、 LabRGB、 XYZLMS和LabW2P ICSs进行比较。 比较结果表明, 该研究的新ICS不论从光谱精度还是色度精度都优于其他ICSs。 因此新方法对光谱反射率压缩及跨媒体多光谱图像再现等相关领域有着重要的应用价值。

等离子体发射光谱是研究托卡马克等离子体物理过程的重要诊断手段之一。边界等离子体中存在着复杂的原子分子物理过程, 部分较弱的粒子光谱信号混杂着大量噪声, 能否有效去除噪声、提高信号质量对后续利用其分析理解实验中相关物理过程具有重要意义。以仿真信号和真实托卡马克实验中钨原子光谱数据作为研究对象, 采用信噪比(SNR) 和均方根误差(RMSE) 作为滤波效果的评价依据, 对小波阈值去噪处理方法的去噪效果进行了研究。仿真实验对比分析表明: 选取 sym8 小波基、4 层小波分解、启发式阈值计算以及渐进半软阈值函数进行小波去噪时, 可获得最大信噪比 19.2166，最小均方根误差 0.0290。进而将这些最佳匹配参数应用于实测偏滤器钨原子光谱信号处理中, 也取得较好的去噪效果。结果表明: 小波阈值去噪能够有效地消除偏滤器钨原子光谱信号中的噪声, 同时较好地保留有用信号, 避免信号失真, 显著提高了信号质量。

从动态光散射信号中反演纳米颗粒粒度分布，结果准确性和重复性受测量的自相关函数数据点影响，数据点长度不同会导致不同的反演结果。为了解决该问题，提出了一种根据拟合自相关函数的均方根误差来截断自相函数的方法，该方法通过设置拟合误差阈值来自适应地选择最佳自相关函数数据点数。实验结果表明，使用均方根误差阈值方法获得的颗粒粒度分布比其他方法获得的结果具有更高的准确性和更好的重复性。

为促进LIBS技术在土壤微量重金属元素检测中的应用, 提高特征谱线的光谱强度和信背比, 对实验参数进行优化, 并对Cr元素进行分析。 首先对激光器激发能量、 样品距透镜距离和光谱仪采集延时等实验参数进行优化。 对比激光器能量从60 mJ到110 mJ的谱线强度和信背比, 当选用90 mJ的激发能量时可以得到最佳实验结果。 其次, 选择不同样品到透镜的距离, 对比从焦前5 mm到焦后5 mm得到的实验结果, 得出样品与透镜距离为焦后1 mm(即聚焦位置121 mm)时, Cr元素的特征谱线和信背比达到最佳。 最后, 分析对比光谱仪采集延时对谱线强度和信背比的影响, 结果显示, 与能量对等离子辐射强度的影响趋势大致相同, 当采集延时为1 000 ns时, 实验结果最佳。 在最佳实验条件下(即激光器能量90 mJ、 聚焦位置121 mm、 采集延时1 000 ns), 对12种含有重金属Cr元素的土壤样品进行了光谱检测, 为减弱外界环境的干扰, 对同一样品的10个激光烧蚀位置得到的光谱做平均值预处理, 选择Cr(Ⅰ)357.86 nm, Cr(Ⅰ)425.44 nm, Cr(Ⅰ)427.49 nm为特征谱线, 通过建立样品掺杂浓度和光谱强度的定标曲线, 得到了三条谱线的检测限LOD分别为74.62, 64.07和67.49 mg·kg-1, 拟合优度值R2分别为0.98, 0.97和0.99, 均方根误差值RMSE分别为0.41, 0.33和0.35。 同时, 引入偏最小二乘法及支持向量机算法进一步提高了定标模型精度。 研究表明, 通过对实验参数进行优化及改善LIBS技术对微量元素的定量探测参数, 得到了最优的光谱强度和信背比, 并通过对Cr元素进行定量分析, 计算定标曲线的Lorenz拟合得到检测限、 拟合优度和均方根误差等实验参数, 提高了LIBS对土壤中重金属元素的检测精度, 这对于利用LIBS技术检测微量重金属元素具有重要的参考意义。

随着信息产业和相关无线电通信业务的不断发展, 频谱管理问题将更具挑战性。合适的频谱管理方法使得发射机有效地重复利用频率, 用户设备(UE)可以选择最佳的基站。电磁环境地图(REM)概念作为解决频谱稀缺性和提高频谱利用率的工具, 使不同的用户有效地共享频谱资源。电磁环境地图正在成为越来越普及的干扰管理和资源分配方法。构建电磁环境地图并不需要昂贵和耗时的调查或复杂的校准过程。给出了Shepard插值技术, 并在某些方面对其进行改进, 从而构建精确的电磁环境地图。此外, 通过均方根误差(RMSE)作为性能度量, 对测量值的数量和分布的影响进行分析比较。仿真结果表明, 通过迭代聚类采样和优化的Shepard插值技术, 并增加测量次数, 从均方根误差的性能指标角度出发, 能获得最精确的电磁环境地图。

四维块匹配协同滤波(BM4D)用于地震信号去噪时,虽然性能良好,但需要预知噪声标准差。针对上述问题,提出结合主成分分析(PCA)噪声估计的BM4D三维地震信号去噪算法。该算法首先用PCA对地震信号进行噪声估计,然后将估计结果用于BM4D去噪。对人工合成与实际三维地震信号的去噪实验结果表明,本文算法具有可行性,既能取得很好的去噪效果,又能规避BM4D对噪声水平预估值敏感的局限性。与5种噪声估计算法的对比实验表明,本文方法在噪声估计时间和精度方面均具有优势。

针对镜面物体三维测量系统中两显示屏无法精确平行正对的问题, 提出了一种在镜面物体三维测量系统中通过软件产生变形条纹等效两显示屏精确平行正对的方法。该方法首先采用机器视觉技术标定两显示屏的外参。然后基于所标定的外参, 利用软件编程产生等效两显示屏平行正对的变形条纹, 变形条纹通过半透半反镜后所成的像在相机坐标系内呈现前后精确平行正对的关系。最后, 利用对应两个显示屏上的变形条纹计算相应位置相位的差值, 并通过均方根误差定量评定所提出的方法。实验结果表明, 所提出的方法能将水平方向的均方根误差缩减为原来的24.21%, 竖直方向的均方根误差缩减为原来的8.15%, 从而提高三维测量系统的精度。

恒星光谱分类是天文数据处理中一项非常重要的工作, 主要对海量光谱巡天数据按照其物理性质进行分类。 利用残差分布度量的方法对LAMOST巡天中观测到的 M矮星光谱进行细分类研究。 残差分布度量是一种光谱间的距离度量方法, 计算光谱之间的距离时, 先将两条光谱进行归一化处理, 之后计算对应波长采样点处的残差, 最终以残差分布的标准差作为光谱之间的距离。 使用LAMOST DR2中释放的M矮星光谱进行细分类实验。 实验结果表明, 残差分布度量方法能比较准确地对M矮星光谱数据进行细分类。 还研究了信噪比、 离群点以及残差标准化系数等因素对分类结果的影响。

可见光图像仿真生成红外基准图，对提高红外成像制导**命中精度具有重要意义。针对实地获取红外基准图成本高、难度大的问题，借助SE-Workbench-IR 平台，实现了由可见光图像到红外基准图的仿真。首先通过Photoshop 软件对图像进行分层，并在SE-CLASSIFICATION 模块对各图层的地物分别赋予对应的材质，实现纹理分类；之后，在红外可视化面板设定生成红外图像的环境参数，运行软件获得红外仿真图像。仿真之后，用红外仿真基准图进行模板匹配，并通过匹配误差、均方根误差和交叉熵来评价仿真效果。实验结果证明：指定背景环境下的红外成像仿真的效果很好。

利用光声技术对血糖浓度无损检测进行了初探，搭建了一套可调谐脉冲激光器激发、聚焦超声探测的光声无损血糖检测系统，采用前向探测模式、前置预放大、GPIB-USB 总线传输和LabVIEW 软件开发平台，实现了葡萄糖水溶液的光声信号实时采集。实验得到了质量浓度为0~300 mg/dL 的葡萄糖水溶液的实时光声信号，并在1300~2300 nm 近红外波段内对不同浓度的葡萄糖溶液进行波长间隔10 nm 的连续扫描激发，得到不同浓度在不同激发波长下的光声峰峰值。利用差分和一阶导数谱方式得到葡萄糖特征吸收波长，对优选的多个特征波长利用最小二乘拟合算法建立了浓度和光声峰峰值数学校正模型，并对多个特征波长下建立的校正模型进行浓度反演对比，以预测均方根误差最小为标准，筛选出两个浓度预测结果相对较好的特征波长。