本文针对高杂波密集环境下边跟边扫雷达实时警戒系统中的数据初始互联问题，提出了一种新的自适应有限记忆法。该方法利用雷达的检测概率和接收机的虚警率，结合所记忆的有限个周期的点迹数估计出可能起始航迹的数目；然后，通过自适应地调整互联相关域的大小及正规化残差平方和阀值，保留可能性较大的量测序列，抑制假航迹。算法分析和仿真结果表明，将雷达的动态检测信息和有限周期的量测相结合，能较好地解决实时系统中的数据初始互联问题。

大型非球面反射主镜的检测, 国内通常采用离线的卧式检测。由于气流、温度变化以及地基振动等环境因素，容易影响检测的可靠性和重复性。国外在大型非球面反射主镜的检测中普遍采用在位或离线的立式检测塔。本文针对Φ1.07 m，F/1.5 非球面反射主镜在加工中的检测，在有限的加工环境中设计了一套分体式立式在位检测塔，由一个四维工作台调节平面反射镜来转折光路、一个五维工作台调节补偿器和一个五维工作台调节干涉仪以满足测量中自由度的调节需要。用有限元分析软件ANSYS 对立式塔进行了应力和应变的设计分析以检验其刚性、重心位置和变形情况，以及避免与工件转台产生共振的模态分析。该检测塔在Φ1.07 m，F/1.5 非球面反射主镜加工过程中得以用于检测测量，获得了稳定的干涉图和良好的重复性，工件接近完工时的检测结果为PV=0.313λ,RMS=0.024λ。

针对目标的探测、识别以及目标红外特征的模拟，本文提出采用人工红外光源照射目标的方法，该方法以人工红外光源照射目标的物理模型为基础，综合考虑自然环境与人工红外光源对目标的影响，建立起目标表面温度的计算模型和目标红外辐射的计算模型。在分析以碳硅棒为红外光源的光谱特性基础上，对合肥某建筑物表面照射时目标在3~5 μm 和8~14 μm 波段的红外辐射进行了仿真计算与分析。结果表明：采用不同功率的光源照射时，目标的红外辐射将发生改变，相同条件下8~14 μm 波段的功率利用率大于3~5 μm 波段的功率利用率。

针对小样本问题，提出了一种基于QR 分解的线性图嵌入(Linear Extension of Graph Embedding，LGE)求解算法，并将其用于人脸识别。与传统的用主成分分析进行降维不同，新算法利用QR 分解对数据进行降维，然后在降维后的空间利用线性图嵌入算法进行二次特征抽取，最后利用最近邻分类器进行分类识别。新算法有效的解决了小样本问题，并且在降维的过程中不损失鉴别信息，提高了算法的识别率。在Yale 和PIE 人脸数据库的实验表明了本文算法在识别性能上优于传统算法。

提出了一种新的高光谱图像波段选择方法?波段最大筛选法(Maximum Band Screening, MBS)，它将每个波段的像元光谱分量看成一条波段向量，利用光谱相似性度量比较波段与已选波段的不相似性，从而从原始波段中选择信息量既大、又有区别性的波段。为了验证MBS 的有效性，将其用于高光谱图像异常探测，设计了异常探测算法。该算法首先从高光谱图像中提取异常目标光谱，噪声白化后，进行MBS 波段选择，最后将选出的波段用于自适应余弦估计(Adaptive Coherence Estimator, ACE)目标探测。采用AVIRIS 高光谱图像将MBS 与另外两种波段选择算法进行比较分析，实验结果表明，在MBS 选出的仅占全部波段8%的波段上，ACE 算子具有较高的探测性能。

芯片与荧光粉的匹配优劣是影响白光LED 性能的重要因素，针对这一问题，本文提出了LED 荧光粉的性能表征与测量方法。采用了一种双分光式荧光粉测量系统，分析了荧光粉的光谱特性，得到了其三维光谱分布。并用发光效率，量子效率和能量效率来评价荧光粉特性。通过评价具有不同峰值波长的LED 与荧光粉的匹配，得到了其最优匹配。结果表明此种系统和评价方法不仅可以得到荧光粉的特性，对于研究高效率白光LED 有重要的意义。

日盲区的存在，给近地探测240～280 nm 范围的紫外辐射提供了良好的背景。本文设计了一套成像型日盲紫外探测实验系统。从辐射能量传递的角度出发，借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的分析方法，推导了紫外探测系统的探测距离模型。以氘灯为探测目标，在三种典型天气条件下对实验系统进行了探测距离实验。结果表明，采用探测距离模型的计算值和实验测量值有较好的吻合，为紫外探测系统的设计和性能评估提供了重要的理论和实验基础。

本文全面比较分析了随机集多目标跟踪性能的三类评价指标：圆丢失率(CPEP)、Wasserstein 距离和OSPA距离，指出各类指标的特点和使用场合。此外，对于CPEP 指标，现有文献建议的公式有一定的不足，容易产生误解，本文对此进行了修正。比较和分析表明：CPEP 可以用于评价目标丢失；Wasserstein 指标相对OSPA 距离简单，但在很多情况下和直观理解不一致；OSPA 作为多目标评价指标更为合理些，但是，需要选择水平参数，有一定的主观性。最后，本文给出两个仿真算例对各个指标进行了分析和验证。

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法。该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定、光场光强不变等特点。文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光，用惠更斯-菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算，并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真。文中对系统进行了实验对比及验证，结果表明，实验数据与理论计算及仿真结果基本一致。应用文中的系统参数，获得了条纹宽度为18 μm，焦深范围为570 cm 的近似无衍射栅型结构光，其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化。与传统的光源相比，近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势。

轮廓波变换的显著特点是拉普拉斯塔式(LP)滤波器的过采样和非正交性，小波变换的显著特点是在保持临界采样的情况下变换后每个尺度上只提供三个方向。本文将小波变换与轮廓波变换相结合，首先对待处理图像实施小波变换，然后对低频子带图像进行重建，进而可得到一个高频子带图像。此方法既保持了临界采样又利于后面使用方向滤波器组来对高频部分进行方向划分。实验证明此方法能更有效地消除图像噪声并得到比小波和轮廓波变换更高的PSNR。

提出了基于形态学操作和小波包变换的红外中波细分波段图像的融合方法。通过形态学腐蚀膨胀操作、加权叠加实现两幅细分波段图像的局部融合，消除第一细分波段图像的太阳照射饱和区；利用二维离散小波包变换对局部融合图像和第二细分波段图像进行全局融合，将两幅图像的细节信息综合起来，使图像更清晰。实验结果表明，通过两次融合的图像消除了太阳照射造成的饱和区，同两幅原图像相比，局部标准偏差和局部熵分别增加了21.06%和9.20%，证明了融合方法的有效性。

针对融合系统中系统误差未固定的情况，将模拟退火算法SA(Simulated Annealing)引入到改进的粒子群优化算法PSO(Particle Swarm Optimization)中来解决系统误差配准问题。该方法结合了改进PSO 的全面、快速寻优能力和SA 的概率突跳特性，解决了PSO 容易陷入局部最优的缺点，也保证了群体的多样性，避免了种群的退化.仿真结果表明，改进的SA-PSO 方法较PSO、GA 方法在系统误差配准精度上得到了提高。

为研究GPS 故障或失效情况下无人机的备用导航技术，提出了基于自然地标的动态关键帧景象匹配视觉导航算法。首先，分析机载摄像机获取的实时图序列，自主寻找并描述特征明显的自然地标；然后，将包含自然地标的关键帧抽取出来，并与卫星数字基准图进行景象配准，计算其大地坐标作为辅助定位的依据。利用实时图帧间的相关性，将实时图当前帧与计算的动态关键帧图像进行“相对”景象匹配，进而实现当前帧在基准图上的精确定位。实验结果表明，该算法在提高配准概率的同时可大幅度提高景象匹配的实时性与精确性。

本文针对工程应用背景下，真实环境存在的各种不确定问题，提出一种基于多模型的多目标跟踪算法。通过双门限法判断各量测的使用情况，首先初步确定与量测可能关联的目标，然后对这些目标调用相应的跟踪算法，保证算法的可行性和实时性；由多目标状态估计信息，预测其飞行情况，并根据预测的不同飞行情况切换不同跟踪算法，保证算法的鲁棒性要求。实测数据验证本文的算法具有较好的跟踪性能，适用于工程应用。

针对传统平行线定义的局限性，本文提出了一种平行线对模型，并以该模型为核心，设计了一种基于边缘检测的SAR(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像平行线特征提取算法。在图像经过滤波预处理后，首先采用具有恒虚警特性的ROEWA(Ratio of Exponentially Weighted Averages, ROEWA)算子得到边缘检测图，再利用提出的平行线基元提取算法进行检测，最后基于启发式连接的思想连接断点。实验结果表明，该算法能有效地提取SAR 图像中的平行线性结构，可以进一步应用于道路网、机场跑道、河流等大型组合线性目标的自动识别中。

本文提出了一种基于模糊支持向量机(FSVM)时域背景预测的红外弱小目标检测方法。首先针对前几帧图像中对应同一位置像素点的灰度值序列，利用模糊支持向量机进行函数拟合，并据此预测下一帧图像在该位置处像素点的灰度值；然后将原始图像与预测图像相减得到预测残差图像，利用基于二维Tsallis-Havrda-Charvat 熵的阈值选取快速算法进行分割，并根据小目标运动的连续性和轨迹的一致性进一步分离噪声和小目标。文中给出了实验结果及分析，并与现有的检测红外小目标的空域和时域背景预测算法进行了比较。结果表明，本文提出的算法具有更高的检测概率，明显优于已有的基于背景预测的红外小目标检测算法

数字微镜器件(DMD)可以对反射后的光线进行分束，再经过透镜聚光后，能够形成点光源阵列，其中点的大小、间距都可以很方便地控制。相较于传统的微光学器件，DMD 具有不可比拟的柔性，而且成本很低。利用DMD 构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测，实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路，对比了周期不等的点光源阵列后，得到了在同时满足DMD 和CCD 的像素要求的前提下，阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论。

深紫外(DUV)相干光源对于光刻技术、激光微加工、激光光谱仪等均具有重要的意义。KBe2BO3F2(KBBF)晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。本文通过分析KBBF 晶体的光学倍频特性，分别得到了 Nd:YVO4 激光2 倍频、4 倍频和6 倍频以及Ti:Sapphire 激光4 倍频输出的相关技术参数；在此基础上，详细分析了KBBF 晶体用于高斯光束的I 类和II 类倍频的转换效率。结果对于KBBF 晶体用于产生深紫外全固态激光(DPL)的实验研究提供了重要的理论依据。

针对连续波腔衰荡技术的激光关断问题，本文提出通过调制激光器的驱动电流，即激光去谐方法，使连续波激光与衰荡腔离开谐振状态，实现对入射光的快速关断。该方法根据电流调制特点实现以往系统中声光或电光开关的功能，不需用外部光开关来切断光源，系统更加简便，节省成本。设计了基于激光去谐的连续波腔衰荡技术系统，分析了各器件的性能和工作原理，分析了去谐过程的特性，比较了激光去谐与激光关断的区别。结果表明，调制电流的关断时间比传统的光开关更短，衰荡曲线的单指数线形更加明显。

21 世纪初，针对大型天文望远镜传动特点，研制开发了适用于大型天文望远镜的弧形电机拼接的直接传动方式。这种传动方式有诸多的优点，但是存在较大推力波动，这将直接影响望远镜的跟踪精度。针对该种传动方式的缺点，本文采用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的方法对电机进行控制，采用Matlab/Simulink 建立了弧形电机的仿真模型和矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明，电机在带负载的情况下，可以获得快速的动态响应和平稳的水平推力，三相电流接近理想的正弦波形，从而使电机得到平稳的速度和推力，保证了电机的运行性能，满足望远镜跟踪需求。

通过把红外成像设备安装在内河船舶上，基于红外视频对前方运动船舶目标进行检测和跟踪，实现内河船舶防撞，为船舶安全航行服务。本文给出了一种复杂内河背景下对红外运动船舶目标检测和跟踪的方法。首先，通过天水线的检测确定感兴趣区域(ROI)；然后，通过计算ROI 的多尺度分形特征(MFFK)，进行内河船舶目标检测；最后，利用改进的Mean-Shift 算法实现内河运动船舶目标跟踪。实验结果表明，该方法具有鲁棒性，满足实时性和可靠性的要求。

高轨光学监视平台具有获取高轨空间目标态势信息的优势。本文主要研究基于高轨光学监视平台的空间目标的改进轨道确定算法和精度评定方法，分析了高轨光学监视平台对高、中、低轨三类典型空间目标的定轨精度，用观测值残差和估计参数协方差两种方法对定轨精度进行评定，并讨论光学观测误差对定轨结果的影响。通过仿真实验可以得出，高轨光学监视平台对这三类空间目标的定轨误差都在千米级，观测系统误差是定轨误差的主要来源。

针对基于往复平移扫描的体积显示方式中存在的动态调焦、放大率校正和振动噪声问题，提出一种基于多个成像屏平动扫描的体积显示方法。该方法包括多个作圆周平动的成像屏和反光镜，使得从静止投影仪到运动成像屏之间的光程保持不变，从而在成像空间中形成一个大小不变且清晰的二维图像序列，避开了动态调焦和放大率校正问题；借助视觉暂留效应，此二维图像序列被感知为一个具有物理景深的三维图像，该三维图像没有物理死区且允许大小一致的体素均匀分布其间。由于各运动部件均匀分布在相应的圆周上并作匀速运动，各惯性力自动平衡，从而解决了振动噪声问题。制作原理样机并试验验证了该方法的可行性。

针对大型锻件尺寸的在线测量问题，提出一种基于结构光的立体视觉测量方法。该方法针对红热态高温条件下结构光条纹难以获取的问题，采用物理滤色和数字滤色相结合的办法克服热态表面辐射的影响，同时采用多频相移技术以显著提升抗噪能力；针对大型物体测量提出了基于标记球的多视测量自动拼接方案。现场实验验证表明，基于结构光立体视觉的三维测量实验系统可以在15 m 远距离实现在线大型锻件非接触测量，具有测量速度快、测量精度高、方便快捷、简单可靠的特点，能满足大型铸锻件热态在线测量的要求。

针对轮胎规格号图像高噪声的特点，本文提出字符截断方式来获得可区分的外轮廓特征，利用BP 神经网络并结合规格号关系特征来识别轮胎规格号。首先，获取可区分规格号字符样本特征：截取字符的三分之二，获取其外轮廓游程特征；随后，对其进行BP 神经网络训练和识别，得到一次识别结果；最后，采用规格号类型特征，对识别结果做二次识别。实验结果表明，BP 神经网络对变形字符有较强的容错能力，特征获取和二次识别算法能够有效识别轮胎规格号。