针对荧光分子断层成像数据采集方式存在的问题,提出了一种基于频率调制和空间编码的成像方法,旨在改进数据采集方案,缩短数据采集时间。在该方法中,激发光束被分成若干个子束,用作多点激发光源。这些子光束首先被调制成不同的频率,然后同时入射到目标表面的不同点上。在检测端,目标的出射光首先通过空间编码掩模,然后被引导至单光电倍增管。根据压缩感知理论,改变掩模的模式,进行稀疏重构恢复,最终得到目标表面荧光信号的分布。为了验证本文所提方法的可行性,设计了相应的仿真模拟实验,实验结果表明该方法可以较好地恢复原始图像,证明该方法的可行性。

随着大功率激光技术的发展,由其驱动产生的太赫兹辐射受到了广泛关注。然而,大功率激光装置的重复频率低,测量其产生的太赫兹辐射的难度较大。采用时域光谱单发探测技术可以克服这一探测难点,通过单次测量就能得到太赫兹辐射的电场波形信息。回顾了太赫兹辐射时域光谱单发探测的相关研究工作进展。根据频率-时间编码和空间-时间编码两种不同的原理,详细介绍了啁啾脉冲光谱编码探测和空间-时间编码探测等测量技术,并对各个测量技术的特点和参数进行了对比,最后对太赫兹辐射的单发探测作了总结和展望。

提出空间编码复用散斑技术来实现单个单像素探测器对多个物体信息的同时探测获取。使用空间编码复用散斑对多个物体信息进行照明, 使用单像素探测器对回波信号进行探测, 利用关联算法获取混叠多物体信息, 然后用空间编码信息对随机采样的多个物体信息进行解码, 最后采用压缩感知技术对完整的多个物体信息进行复原。使用该技术分别实现了对多空间、多光谱和多偏振信息的同时探测获取, 实验结果证实了该技术的有效性, 该技术可有效降低系统数据量, 提高关联成像系统的成像效能。

光学压缩光谱成像方法通过拍摄所得的压缩图像重建景物的三维数据立方体，具有降低数据采集量、能对景物实施凝视拍摄以及提高成像信噪比等优点。受压缩成像方法的限制，由单帧压缩图像重建数据的保真度有限，限制了压缩光谱成像的图像质量和应用发展。基于压缩感知理论，拓展空间编码光学压缩光谱成像物理模型，在变编码空间光调制作用下实施多帧拍摄，经由多帧压缩图像采用最优化算法高保真的重建数据立方体。以AVIRIS成像数据构建模拟场景，开展多帧拍摄空间编码光学压缩光谱成像仿真，采用全波段图像均方根误差定量评价重建数据保真度。实验结果表明，多帧拍摄成像重建数据的保真度提高，图像清晰度提升，光谱曲线的偏差减小。

三维图像拼接技术是实现大型物体形貌测量的关键。本文在图像控制点约束的基础上,提出了一种实现三维图像拼接的新方法,即将一伪随机空间编码投射到一大型物体表面,然后用CCD在不同视角拍摄不同视场中的物体,利用重叠区域相同的某一窗口特征点进行配准,然后采用四元组法求取坐标转换矩阵,从而实现大范围自由曲面三维形貌的测量。实验结果表明:应用空间编码的图像拼接新方法可以实现大尺度三维面形的测量,拼接数据相对误差<0.8%。

新的光学三维传感和计量方法不断涌现，在这些测量方法中，结构光投影器的设计至关重要。将光纤引入其中，设计了多光纤空间编码面结构投影器，利用多光纤干涉可以在空间形成条形、方形、六角形等多种干涉图样，从而构成了多功能光纤干涉图像投影器，并对各种空间编码结构的投影图像给出了计算机仿真结果。讨论了投影器的空间编码结构参数对测量范围和测量精度的影响，以及与编码器结构相适应的测量方法。该研究对多光纤干涉图像投影器的设计制作与实际应用具有一定的参考意义。

针对三维测量中的关键技术——空间编码技术，介绍了空间编码技术对测量的精度、速度和可靠性方面所起的重要作用。阐述了基于三角法结构光投影的测量原理。对空间编码技术在三维测量中的功能进行了研究，介绍了编码原理，总结了编码方案所应满足的条件。列举了当前典型的几种编码方案和一种新的条纹边界编码方案，并对它们进行了分析和比较，指出了它们各自的优缺点和发展趋势。在此研究基础上对空间编码技术作了进一步的总结，指出该领域未来的发展方向将是彩色编码与已有编码的结合。

提出和验证一种基于偏振空间编码方案和多重成像技术的光学方法来实现模糊逻辑图像处理.系统中,模糊变量和它们的补被编码为空间正交分布的两个偏振状态.通过对透镜阵列状态的编程,可以实现两个模糊图像间的模糊逻辑操作.本系统中,两个输入图像被偏振编码为8个编码图像作为输入图像,系统是空不变系统,不需要取阈装置和解码过程.通过引进取阈装置,可以在一层系统中实现两个图像间更为复杂的模糊逻辑操作,并给出了实验结果.

本文给出了执行光学并行阵列逻辑的一种新的空间振幅编码图形法的原理和特性。为了设计高速并行复合运算,本文还给出了系统的算法,并澄清了AND和OR阵列门的物理意义。也给出了在8f相干光学处理系统中执行的16种复合逻辑运算的结果。