为了改善线圈磁聚焦性能, 扩大线圈功能应用, 改进 8字线圈, 通过混合优化算法优化线圈主要可变参数, 得出不同尺寸的 8字线圈。建立线圈仿真模型, 优化仿真分析 8字线圈的聚焦性与功能效果。制作与仿真模型一致的实验模型, 使用长为 1m、宽为 1m、厚度为 5 mm的均匀钢板与一根实心导管来测试验证仿真结果。通过对比函数证明了理论仿真的有效性。改进后不同尺寸的 8字形线圈模型可以实现多功能运用, 在一定的聚焦性下, 该线圈可以灵活运用到亥姆赫兹线圈、经颅磁刺激线圈阵列的模型以及功能磁刺激线圈阵列中。

合成孔径雷达（SAR)图像可使用随机欠采样数据进行重建。平滑l0范数法（SL0)作为一种压缩感知SAR图像重建方法，具有重建速度快、算法简单等优点,但也存在一些缺点。其使用的最速下降法在迭代方向上出现“锯齿现象”，会增大SAR图像重构时间；且其使用的高斯拟合函数对于离散l0范数的匹配程度欠佳，影响重建精度，导致重建后的SAR图像分辨率不高。针对上述问题，通过引入近似双曲正切函数和混合优化算法，提出了一种重建效果更好的A-HNSL0 SAR图像重建方法。实验表明，在相同外部条件下，所提SAR图像重建方法在重建速度及重建精度上都有一定程度的提高。

为了在椭圆偏振测量过程中得到精确的纳米薄膜参数, 提出了一种求解纳米薄膜参数的混合优化算法。结合人工神经网络算法反向传播和粒子群算法快速寻优的特点, 建立了改进粒子群-神经网络(Improved Particle Swarm Optimization-Neural Network, IPSO-NN)混合优化算法。该算法在较少的迭代次数下具有快速跳出局部最优解的能力, 从而快速寻找椭偏方程最优解。文中使用该算法对标称值为(26.7±0.4 )nm的硅上二氧化硅纳米薄膜厚度标准样片进行薄膜参数计算。结果表明: 采用IPSO-NN混合优化算法计算薄膜厚度时相对误差小于2%, 折射率误差小于0.1。同时, 文中通过实验对比了传统粒子群算法与IPSO-NN算法, 验证了IPSO-NN算法计算薄膜参数时能有效优化迭代次数和寻找最优解的过程, 实现快速收敛, 提高计算效率。

采用传统方法对多峰Brillouin散射谱进行拟合的过程中, 通常是以谱线最大功率点为基准的, 却忽略了其他比该点小但却是极值的功率点。 这样获得的拟合曲线通常只有一个峰值, 相当于把除最高峰之外还有多个小峰的多峰Brillouin散射谱进行了简化, 导致大量有用信息的丢失。 为了提高Brillouin散射谱的特征提取精度, 提出了一种基于MCDM和PSO-LM混合优化算法的多峰Brillouin散射谱特征提取方法(MCDM-PSO-LM)。 MCDM可以识别和准确定位多峰Brillouin散射谱的各个波峰和波谷; PSO-LM混合优化算法可以实现分别对各个波峰和波谷的曲线进行拟合并找到每一个波峰的中心频率, 该算法既克服了PSO算法过早收敛于局部极值和LM算法依赖初值的问题, 又可以将PSO算法的全局搜索能力和LM算法的局部收敛能力结合在一起。 较传统算法而言, MCDM-PSO-LM算法保证了对最优值求解的速度和精度, 提高了运算能力, 使解析解最大限度地接近最优值。 分别在不同信噪比和不同线宽条件下进行仿真验证, 频移和温度误差分析结果表明, MCDM-PSO-LM方法可以对多峰Brillouin散射谱的各个波峰与波谷进行准确定位, 可用于多峰Brillouin散射谱的特征提取, 识别效果明显强于传统算法, 提高了信息分析的准确性。

对采用分块拼接式主镜的大口径空间望远镜，有必要研究适合在轨应用的共相位误差校正方法。以像清晰度函数作为评价函数，通过仿真分析了单色光和白光照明2种情况下分块镜共相位误差与评价函数的变化关系。仿真结果表明：采用单色光照明时，分块镜平移误差校正的动态范围小于0.5 λ；采用白光照明时，评价函数存在局部极值，必须采用全局最优化算法。仿真结果表明，当平移误差大于0.5 λ时，采用随机并行梯度下降(SPGD)算法易陷入局部极值，而采用遗传算法(GA)可以搜索到全局最优解，但迭代速度较慢。提出了采用基于SPGD算法和遗传算法的混合优化算法校正分块镜共相位误差。当平移误差在[-λ, +λ]范围内时，混合优化算法的校正精度可优于10 nm。

针对基于传统互信息图像配准容易产生局部极大值,同时结合梯度信息的互信息改进方法不能很好地应用于梯度幅值差异较大的多模图像配准，提出了一种新的结合梯度方向的互信息测度函数.在参量优化过程中，将具有全局优化的遗传算法和Powell局部优化算法动态结合，前者的配准结果为后者的算法优化提供有效的初始点以抑制局部极值，同时借鉴小波变换中多分辨率的思想，在低分辨率图像中粗略配准后，上升到高分辨率图像上进一步细化配准结果，增加算法鲁棒性并减少优化时间.多幅红外与可见光图像配准实验结果证明，提出的算法具有配准精度高和鲁棒性强等特点.

利用爬山 模拟退火混合优化算法,对圆对称衍射光学束匀滑器件进行了精细化设计。对比选取不同的焦面采样间隔进行的束匀滑器件的设计结果,发现其采样间隔严重影响设计结果的真实性,设计计算中仅仅满足采样定理是不够的。为了获得真实的束匀滑分布,采样间隔必须小于/等于0.5倍传统采样间隔,只有这样才能同时控制住焦面采样点和其他非采样点处的光强分布,使其满足束匀滑分布。

采用爬山-模拟退火混合优化算法,选取合适的权重因子,改善了衍射光学束匀滑器件的设计性能,其顶部不均匀性小于1％,能量利用率优于95％。采用旋转镂空掩模板,加工出φ180的束匀滑器件,并进行了实验研究,获得了较好的束匀滑光强包络。为获得真实的束匀滑分布、改善顶部均匀性、提高抗波前畸变宽容度,选取特定的焦面采样间隔进行了精细化设计。

采用爬山-模拟退火混合优化算法与旋转镂空掩模板工艺,针对基频光与三倍频光,设计并加工出口径80mm的连续位相衍射光学器件。在脉冲工作的Nd:YAG激光器上,实验研究了器件的光束匀滑性能,获得了与设计尺寸相符合、边缘陡峭、但包含较大顶部调制的光斑。初步验证了衍射光学器件在固体激光器光束匀滑上的应用可行性。