在彩色相位测量轮廓术中,光电器件多个光通道之间的颜色串扰、强度响应不均等因素的影响,使得所获取的相移条纹图像失真,因此采用传统的相位技术求解相位会产生极大的相位误差。从彩色条纹图像的数学模型出发,分析了彩色成像器件所获取的红绿蓝三通道条纹图像特性,提出一种两步校正方法:第一步是基于三通道均值及标准差实现对各颜色通道图像强度的归一化处理;第二步是使用概率密度函数曲线搜索失真后的实际相移量,抑制相移量不准确对测量结果的影响。所提方法不需要对系统的耦合系数和相移偏移量进行预校正,可实现简便、快速的相位误差补偿。模拟及实验结果验证了该方法的有效性。

针对由于粒子匮乏辅助粒子滤波检测前跟踪(APF-TBD)无法获得较好的检测和跟踪性能的问题，提出了一种基于优化遗传重采样的辅助粒子滤波检测前跟踪(OGRAPF-TBD)方法。在APF-TBD的重采样中应用优化后的遗传重采样算法，在重采样中根据权重选择优质粒子，通过排序分组交叉和变异操作得到新粒子。该方法不仅能保留APF-TBD通过优化重要性分布函数提高采样粒子准确性的优势，而且将优化后的遗传重采样思想引入重采样还能有效地解决粒子匮乏问题，增加有效粒子数目。仿真结果表明，相较于APF-TBD方法和粒子滤波检测前跟踪(PF-TBD)方法，OGRAPF-TBD方法具有更高的目标发现概率和跟踪精度，以及更强的适用性。

针对许多应用领域内所存在的低照度图像, 提出了一种基于量子行为粒子群优化的低照度图像增强方法。该方法提取低照度图像的非纹理区域, 在图像增强过程中限制非纹理区域的灰度范围, 从而抑制伪影现象。在直方图均衡化处理中设计了分级概率密度函数, 并运用改进的量子行为粒子群优化算法对分级概率密度函数的参数进行优化。最终在典型的低照度图像上完成了验证实验, 结果表明该方法不仅提高了图像的对比度, 同时也增强了图像的细节信息与视觉质量。

以广义惠更斯-菲涅耳原理为基础,推导高斯谢尔模型光束在生物组织中的光谱解析表达式,并利用归一化光谱和相对光谱移动,研究高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时的光谱变化。结果表明:高斯谢尔模型光束在生物组织中传输时会出现光谱蓝移、红移及跃变,且与离轴距离、传输距离、生物组织类型(不同的折射率结构常数)及空间相关长度有关;随着传输距离增大,折射率结构常数增大,即生物组织湍流越强,空间相关长度越大,光谱跃变位置越远,跃变量越小,即光谱跃变现象越弱,光谱红移转变为蓝移的传输位置越远;折射率结构常数和空间相关长度越大,光谱跃变对应的离轴距离越大,即跃变的观察点到传输轴的距离越大。

激光探测对于获取云和气溶胶的垂直廓线, 研究大气中云和气溶胶的垂直分布特征以及对全球气候变化的影响意义重大。 而星载大气激光雷达云气溶胶分类算法的研究, 对于激光雷达数据的参数反演及应用极为重要。 针对激光条件下探测的云和气溶胶特有的光学信息和空间分布, 结合概率统计与机器学习算法, 提出了一种对于云/气溶胶、 云相态及气溶胶子类型识别的分类算法, 实现了星载激光雷达的大气特征层快速、 有效分类。 算法采用中国地区2016年CALIOP的观测数据作为样本数据, 主要由三部分组成: (1) 基于激光探测的云和气溶胶层不同的光学特性以及地理空间分布特征, 分别构建了云和气溶胶的γ532, χ, δ, Z和lat的五维概率密度函数, 以此为基础构建云气溶胶的分类置信函数, 并基于此实现了云和气溶胶类型的反演; (2) 选取支持向量机(SVM)作为随机朝向冰晶粒子(ROI)和水云分类的算法模型基础, 结合云层的γ532, χ, δ Z和云顶温度T的概率密度函数构建ROI, 水平朝向冰晶粒子(HOI)和水云的分类置信函数以修正SVM误分的特征层以及筛选出水云中少部分的HOI冰云, 获得云相态的分类结果; (3) 以各气溶胶子类型的光学以及空间分布特性为基础, 采用决策树策略的气溶胶子类型识别算法实现了对气溶胶子类型的区分, 完成气溶胶子类型的识别。 利用现有CALIOP观测结果作为样本数据构建分类数据库, 避免了对于地面以及航测数据的依赖, 而机器学习则大大简化了算法的实现过程, 使得云气溶胶分类更加高效。 算法结果与正交极化云气溶胶激光雷达垂直特征层分布数据(CALIPSO VFM)产品对比分析: 云层有98.51%一致性, 气溶胶有88.43%的一致性, 且白天比夜间一致性高。 对于云相态分类, 可以有效区分出水云和冰云, 其中二者水云一致性高达93.44%。 在气溶胶子类型反演结果中, 可以准确识别出大多数气溶胶特征层子类型。 霾、 沙尘以及晴空三种典型情况下的反演结果均与CALIOP VFM产品数据具有较好的一致性。 其中, 霾天的大部分煤烟型以及污染型(污染沙尘以及污染大陆) 气溶胶反演结果与VFM具有较好的一致性。 沙尘天也能够获得较好的沙尘以及污染沙尘的结果。 晴空为数不多的气溶胶层也取得了较为一致的结果。 对于实现的星载大气激光雷达特征层分类算法, 针对CALIOP激光测量的云气溶胶层的分类进行了重要的改进, 在保证一定精度的基础上, 简化了算法, 提高了数据处理的效率, 在下一步工作中, 将分别构建不同时段和季节的分类模型以及提高两种不同偏振特性的冰云和气溶胶子类型的分类精度。

利用柔性屏蔽材料不平整性使屏蔽腔内场环境易于满足各向同性、均匀分布、随机极化统计特征的特点，研究了三种不同柔性屏蔽材料搭建的模式搅拌混响室的可行性。在Z字形搅拌器的作用下通过测量得到低频场均匀性和高频归一化电场的概率密度函数，根据IEC 61000-4-21-2011标准和理想混响室模型验证了所搭建混响室的有效性。在此基础之上，通过实验测量分析了搅拌器转速、天线高度、天线位置对归一化电场概率密度函数(PDF)的影响，并利用所搭建混响室对加载开孔电大金属腔的电磁屏蔽效能进行了测试。研究结果表明利用柔性屏蔽材料搭建混响室具有较好的可行性。

以马赫-曾德尔干涉仪为模型，分析了基于相干态光源的量子干涉雷达的探测原理，系统研究了由大气闪烁引起的光强起伏和大气损耗对量子干涉雷达性能的影响。将湍流大气视作耗散-涨落通道，结合经典湍流统计推导得到了湍流大气的透过率系数概率分布(PDTC)函数P(T)。利用P(T)分析了量子干涉雷达的灵敏度、分辨率，深入讨论了大气平均透过率T-A、闪烁指数β2D对其探测性能的影响。结果显示：高损耗环境中大气闪烁引起的透过率起伏能显著提高相干态量子干涉雷达的灵敏度。

现有核磁共振设备面对主磁场不均匀多是采取贴磁片等补偿磁场不均匀等硬件方法，但这给成像带来图像伪影，图像模糊等不良影响。针对磁共振成像中磁场不均匀的问题，提出了一种主磁场不均匀下的分数域磁共振成像方法。首先选择待成像活体组织的某一层，在该层上选择若干个点，测量该层面上的磁场强度大小，在磁共振成像原理的基础上，建立成像区域磁场强度分布模型，然后建立磁场的多项式模型，按照测量的磁场中是否存在明显的二阶分量可以将该多项式模型分为二阶多项式模型和高阶多项式模型；之后，将这两个模型分别代入磁共振的自由感应衰减(FID)信号中，对于二阶模型可以用分数阶傅里叶变换工具进行求解成像物体某一层上的自旋密度函数，对于高阶模型需要通过求解代数方程的方法得到成像物体某一层面上的自旋密度函数，这样便建立了主磁场任意不均匀下的磁共振信号模型。实验结果表明，该方法达到与均匀主磁场下近似同样的效果。

为了利用Airy光束的无衍射、自恢复和自弯曲特性抑制大气湍流效应, 实现远距离无线光通信, 对部分相Airy光束在大气湍流中传输时的光强演化进行了研究.利用高斯谢尔模型的交叉谱密度函数、广义惠更斯菲涅尔原理以及Rytov相位近似法, 推导了部分相干Airy在湍流大气中平均光强的表达式.分别从传播距离、湍流强度等方面对光强分布的影响进行了模拟仿真, 并对光束自身参数对光强分布的影响进行了相关实验验证.结果表明: 随着传播距离的增加, 部分相干Airy光束的旁瓣逐渐衰减, 主瓣逐渐扩散; 在传播足够远时, 其旁瓣逐渐消失, 主瓣逐渐演化为高斯分布.仿真和实验结果一致表明光束的截断因子越小、特征长度和相干长度越长, 光束的光强分布保持越完整.