针对主动式红外弱光检测，本文研究如何提高和稳定雪崩光电二极管APD 电路增益，及其光电匹配参数。该方法根据APD 增益或噪声与反向偏压分别呈指数或线性关系，采用温度补偿电路稳定APD 偏压，通过调整串联稳压管获得接近APD 的温度系数，使器件工作点接近其击穿电压，获得超100 倍的增益。采用交流耦合的本级负反馈低电压低噪声NPN 晶体管电路，提高频响和晶体管截止频率fT。在保持电路稳定性的前提下，电压增益可提高到原来的2～3 倍，光电系统灵敏度提高23 dB 以上。功率激光二极管LD 的PN 结温度变化导致波长漂移，难与极窄带宽匹配。抑制背景辐射的干涉滤光片带宽介于10～15 nm 为宜。

采用特定的工艺同一罩镀制三种不同基片倾斜角度下的氟化镱(YbF3)薄膜样品，分别采用原子力显微镜、红外分光光度计测量了单层膜的粗糙度、透射率，根据透射率值采用包络法计算了薄膜的折射率，并由堆积密度的计算公式计算了薄膜的堆积密度。测量及计算结果表明：随着基片倾斜角度即相应薄膜沉积角度的增加，薄膜的粗糙度变差，折射率及堆积密度变小。

本文提出利用金属氧化物半导体材料制备光波导气敏元件，检测挥发性有机物蒸汽的新方法。通过溶胶凝胶法制备了In2O3 粉末并用X-衍射对样品进行表征。采用提拉法在锡掺杂玻璃光波导表面制备In2O3 薄膜，研制了In2O3 薄膜/锡掺杂玻璃光波导传感元件，并对挥发性有机蒸汽进行检测。实验结果表明该元件对二甲苯具有较好的气敏性，在常温下该敏感元件对于浓度为1×10-6(体积分数)的二甲苯蒸汽有比较明显响应。

简介了大功率二极管激光器垂直阵列巴条(Bar)间准直光束指向精度问题，及其对激光器垂直阵列输出光束的影响。采用单透镜远场探测系统对激光器垂直阵列远场光斑进行采集，搭建了实验测试装置。结合光斑强度质心算法对实验室封装的20 巴条连续输出2 kW 二极管激光器垂直阵列进行了测量，测试结果为巴间准直光束指向精度±1.7 mrad，结合二极管激光器封装工艺分析了测试结果，并对该测量方法进行了讨论分析，提出了优化该测试方法的途径。

针对steering 自适应核回归的插值算法中图像整体灰度值偏离较大和空洞的现象，本文提出了一种基于改进的自适应核回归函数的图像插值算法。该方法根据图像的自相似性原理，通过把图像邻域中像素间几何距离函数融入steering 自适应核函数中，实现一种改进的自适应核函数，并采用这种核函数对图像进行回归插值。实验结果表明，改进的自适应核函数对非均匀采样和均匀采样的图像实现插值放大的效果比经典核回归方法、自适应steering 核回归的方法要好。

针对现有的CFAR(Constant False Alarm Rate，恒虚警)算法采用全局建模，在待检测的所有区域采用同种背景杂波分布模型，导致使用的模型在不适应区域失配，使CFAR 检测性能下降的现象，本文提出一种基于多背景杂波分布模型的自适应CFAR 检测算法。该方法根据背景区域的不同统计特性即统计方差和均值比来判断区域类型，采用CFAR 检测器自适应地根据区域类型选择相应的背景杂波分布模型，即在均匀区域采用高斯分布；在有杂波边缘的区域，采用韦布尔分布以消除杂波边缘的影响；在有多目标干扰的区域采用G0 分布以排除干扰目标，避免相邻目标的相互屏蔽效应。实验结果表明，此方法使检测结果得到明显提高。

本文提出一种基于稀疏字典编码的超分辨率方法。该方法有效地建立高、低分辨率图像高频块间的稀疏关联，并将这种关联作为先验知识来指导基于稀疏字典的超分辨率重建。较超完备字典，稀疏字典对先验知识的表达更紧凑、更高效。字典训练过程中，本文选用高频信息作为高分辨率图像的特征，更有效地建立高、低分辨率图像块间的稀疏关联，所需的训练样本更少。优化方法采用稀疏K-SVD 算法以提高稀疏字典编码的计算效率。采用自然图像进行实验，与其它基于学习的超分辨率算法相比，重建图像的质量更优。

通过模拟人眼视觉特性中的对比度敏感函数、多通道效应以及立体感知特性，提出了一种基于人眼视觉特性的立体图像质量客观评价方法。在评价左右图像质量时，利用小波变换模拟人眼视觉特性中的多通道效应，不同空间频带的小波系数按对比度敏感函数进行加权，左右图像质量度量采用Canberra距离。在评价立体感知时，则通过计算原始与测试左右图像的绝对差值图相似度来实现。其后，通过回归分析将左右图像质量和立体感知评价结果拟合成为所需的立体图像质量客观评价模型。实验结果表明该模型与主观评价结果具有较好的一致性.

由于推扫式成像卫星的各探元之间存在一定的响应差异，因此推扫生成的遥感图像在推扫方向上往往存在明显的条带现象。本文提出一种基于自适应滤波模板的推扫式卫星图像的相对辐射校正方法，首先，根据条带分布情况选择合适的一维非线性滤波器去除比较明显的条带噪声；然后，利用一维平滑滤波计算每个探元的增益和偏置等相对辐射校正系数；最后，利用校正系数去除细条带噪声。实验表明，该方法能够有效改善图像质量，使推扫方向的条带噪声得到有效去除，并且保留了图像细节信息。

为改善大规模虹膜数据库中虹膜匹配算法的性能，本文提出了一种基于灰度统计特征的虹膜类型识别算法。该算法首先将虹膜纹理区域划分为8 个子块，然后利用直方图比率提取虹膜类型的直方图统计特征。最后，根据对应子块特征的相似度将虹膜图像识别为五种类型。所提算法在CASIA 虹膜库中挑选的500 幅虹膜图像样本上进行了测试。仿真实验结果表明，所提算法对虹膜粗分类的准确率达到了98.2%。相对原有的Daugman 虹膜匹配策略而言，所提算法结合Daugman 算法的虹膜匹配策略不仅可以降低虹膜匹配的等错误率，而且使得匹配所用的时间下降了29.4%。

针对目前反辐射技术及反辐射导弹技术的迅速发展，对空有源预警系统易被发现和攻击。设计了一种基于推扫式实时图像处理的无源预警系统，通过光学成像方法实现区域范围内的对空预警目标。提出了一种新的图像并行处理架构实现了空中目标的实时识别预警。同时提出了一种新的基于粗糙集和支持向量机迭代的识别算法,通过对训练样本基于类隶属度进行分块和排序，加速对支持向量的选取和最优分界面的构建，使样本集的训练时间大大减少，并且提高了识别函数的识别率，泛化性能和可实现性。实验结果显示该系统的目标识别反应时间约为15.1 ms，识别率高达93%，达到了对空实时预警的要求。

为了降低复杂背景对弱小目标探测的影响，本文提出了一种基于背景分类的弱小目标检测算法。背景分类的依据是背景的复杂度，本文用熵运算估计背景的复杂程度，同时为了简化算法，采用多分辨率的小波变换。再用模糊数学中的隶属度函数映射到模糊特征平面，作为背景因子图像。接着对背景因子图像进行最大熵阈值分割，将复杂的地面背景与平坦的天空背景区分开来，实现了背景分类。再在罗宾逊滤波预处理后的图像基础上，争对两类背景的特性分别进行阈值分割，提取目标，从而削弱复杂背景对弱小目标探测的影响。最后实验结果表明该算法可以降低复杂背景对弱小目标的干扰，提高被复杂背景淹没的弱小目标的探测率。

大负载对舰载光电平台主要有两个方面的影响：一是谐振频率降低，系统频带变窄；二是扰动力矩增大。要保证稳定精度，需要提高系统的力矩刚度，同时对扰动进行补偿。本文提出在以测速机构成的速度闭环中加入电流环，同时用陀螺进行角速度前馈，用扰动观测器对扰动力矩进行补偿的方法。理论和仿真结果表明：电流环能够提高系统的力矩刚度，陀螺前馈加强了对船摇扰动的隔离，扰动观测器能够很好地补偿扰动力矩的作用。这种方法使稳定精度提高了1 个数量级，对工程实践具有一定的指导意义。

为了解40 cm 水平式望远镜经纬轴系的刚度，并解决轴系误差检测值与实际使用中轴系精度之间的矛盾，本文采用有限元法，对经纬轴系关键性部件进行了模态分析和重力变形分析，分析结果表明结构刚度满足设计指标要求。利用不同经度角下经轴轴系支撑结构的重力变形分析结果，计算出重力变形引起的经轴晃动误差，并与检测结果进行比较，得出两者均具有随经度角改变而正弦变化的相同规律。利用计算值对检测值进行误差补偿，使得经轴轴系晃动误差PV 值从7.2″降到2.6″，RMS 值从0.7″降到0.3″，补偿后的经轴晃动误差更符合实际使用状态下的轴系精度情况，可作为经轴轴系性能是否满足指标要求的准确判据。

针对传统的地基大口径望远镜自准直干涉检测受器材限制和环境影响而检测困难的问题，提出了基于Shack-Hartmann 波前探测器的子孔径拼接波前检测方法。介绍了子孔径拼接检测理论和拼接算法，研究了Shack-Hartmann 下实现子孔径上波前精确测量的方法，设计了具有透射孔的光阑实现自准直光路中子孔径毫米级的定位。实验使用32 单元的Shack-Hartmann 波前探测器和40 mm 的平面反射镜，实现了口径扩展比1.8 的子孔径拼接检测；对比表明均化误差的处理方法优于两两拼接方法，其拼接检测结果与全口径检测结果之差的PV 值为0.5 波长。实验结果表明，这种技术在大口径望远镜波前自准直检测中有很好的应用前景。

本文研究一种利用金属光栅结构激发表面等离子体，实现增强非线性二次谐波激发效率的方法。通过设计金属光栅周期、沟槽深度等结构参数，使其满足推导出的准相位匹配条件，实现泵浦光与倍频光的表面等离子体模式同时共振激发，得到高效输出的倍频光。文中利用时域有限差分方法对该方法进行了模拟仿真，验证了准相位匹配条件和共振激发表面等离子体模式对提高二次谐波输出的关键性作用，同时分析了光栅结构参数变化对二次谐波激发效率的影响规律。

本文提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起，用于监测电缆中的实时温度。采用有限元分析方法，建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光为光源，在一根光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅，即采用全同光栅作为系统的温度传感器，当光电缆线路中温度发生异常时，反射回来的光栅中心波长发生偏移，通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同，通过检测和计算光返回的不同时间，可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明，光栅的温度敏感性可以达到11.4 pm/℃，光栅的测量温度与实际温度的误差在3%范围内。

基于环形光路的Sagnac 效应及腔衰荡测量技术原理，本文提出了一种新型的连续波腔衰荡微量气体浓度测量系统。系统中利用环形光路的Sagnac 效应，将光纤环作为一个等效反射镜，与高反射率镜形成衰荡腔，实现衰荡腔的反射率可调，从而降低系统对入射光强度的要求，对信号处理提供了条件。在此基础上，文中对环形光路Sagnac 效应和腔衰荡测量技术原理进行理论分析及推导，得到反射率与光纤环转速的关系、连续波腔衰荡微量气体浓度测量公式以及光纤环转速对微量气体浓度测量系统的影响，并通过仿真实验验证所设计系统的各项性能指标。

为了实现区域内快速运动微小目标的激光辅助照明，提出了利用转镜与点激光器组成扇形激光辅助照明系统的设计方案。详细论述了转镜面数、外接圆直径及转速与激光照明光幕的关系。给出了该激光照明系统下目标被照亮部分的平均激光功率密度与点激光光源功率、激光扫描速度、点激光发散角、相机曝光时间和目标与激光光源距离之间关系的计算公式。仿真和缩比实验结果显示，由转镜和点激光器组成扇形激光照明系统的设计方案是可行性的，而且给出各参数之间关系的计算公式是正确的。该扇形激光照明系统可以用于视觉测量的辅助照明，达到了预期的效果。

为了进行光刻物镜恒温水套先期设计分析，采用相似性原理设计了一个恒温水套的小比例模型实验，并采用数值仿真的办法，证明了该小比例模型实验设计方法的正确性。首先根据恒温水套的结构形式给出了传热控制方程。接着对各控制方程进行分析，得出了稳定传热情况下模型实验设计的相似准则。然后根据相似准则设计了一个光刻物镜恒温水套的1：4 小比例模型。最后通过数值仿真分析了1：4 小比例模型及原型上的热场分布，计算结果表明它们之间的热场分布具有相似性。结论表明：在进行光刻物镜恒温水套小比例模型的稳定传热实验设计时，需要满足几何相似、雷诺数相似、普朗特数相似、毕奥数相似及边界条件相似。

介绍了基于OADM 网元管理系统的CORBA 分布式网络管理接口的设计，并给出推模式下传递结构化事件的具体实现过程。在遵循TMF814 接口集的网络管理系统中，该网元管理系统及其网络管理接口能够实现设备的本地管理和分布式网络管理，有助于多种设备共存的光通信网络实现统一管理。

由于激光显微干涉只能测量表面微观形貌的相对高度值，不能进行绝对测量，本文提出了白光显微干涉测量方法，研制了测量仪器，并对CCD 像素格值和PZT 进行了标定。该仪器以白光干涉理论为基础，利用空间频域算法计算白光干涉图零级条纹中心位置，根据零级条纹中心移动量来得到被测工件表面微观形貌。对被测工件表面进行了测试，试验结果表明：此系统可用于平面、台阶、薄膜、球面等三维微观形貌的测量。

由光学传感器和计算机视觉理论来确定目标物体的姿态参数具有重要的实用价值和理论意义。本文以提高当前物体姿态求解方法的实时性和准确性为目的，提出一种高效的基于特征点的姿态求解方法，该方法首先采用P3P 算法求解目标物体的近似姿态，然后将该近似姿态作为初始值嵌入正交迭代(OI)优化算法求取目标姿态的最优值，该方法可以适用于任意特征点数大于3 且不共面的情形。实际试验的结果表明，当采用的特征点达到8 个时该姿态测量算法的均方根误差保持在3 毫弧度(0.17°)以内，而刷新速度达到200 帧/秒。

信号调制度是摆扫干涉光谱仪的一个重要性能指标。从摆扫干涉光谱技术原理出发，就反射镜的镜面弯曲误差、分束器性能变化和平行动镜的倾斜误差等几个方面对信号调制度的影响进行理论分析，给出了调制度表达式，并指出调制度与相对应的性能参数之间的关系。

室内毫米波辐射成像时，目标和背景间的辐射温度对比度急剧下降，导致毫米波辐射图像质量较差，难以有效辨识目标。针对毫米波辐射成像用于室内人体隐匿违禁物品探测，建立了辐射温度传递模型，推导出目标和人体的视在温度分布及辐射温度对比度函数；同时结合典型目标的具体参数，分析了室内辐射温度对比度下降的原因；将噪声照射方法引入到室内辐射成像应用中，着重研究其对提高室内辐射温度对比度的贡献，并从辐射功率密度方面论证了噪声照射对人体的安全性。理论分析和仿真结果验证了噪声照射方法的可行性及有效性。

为满足光学元件的高精度检测要求，绝对检测技术取代传统相对检测技术被越来越多的用于光学检测过程中。然而传统绝对检测法检测都有各自适用的范围且检测过程复杂对实验仪器的精度要求较高。在某些只需要获得旋转非对称面型误差的检测领域旋转平均法成为一种简单易行的绝对检测手段。旋转平均法适用于平面、球面与非球面旋转非对称面型检测。本文对旋转平均法的原理进行了介绍，利用光学设计软件对旋转平均法的检测过程进行仿真。利用仿真检测对待测面形的旋转非对称项误差及kNθ 旋转对称项进行量化分析，仿真分析出的结果与理论结果较好的吻合。仿真分析的实验结果表明：利用旋转平移法可有效提高非旋转对称面形检测的精度，实验仿真模型可有效对实际检测过程进行仿真。

超精密车削中的金刚石刀具刃口误差的补偿问题一直是制约高精度非球面车削直接成形的瓶颈技术，尤其对于大相对口径，深度非球面的车削，金刚石刀具刃口误差对最终的面形的影响非常大。传统补偿方法是根据轮廓仪的测量结果对刀具刃口误差进行修正，但是该方法存在测量时间长，高频误差大，加工效率低的缺点，本文最先提出利用车削表面面形误差拟合后的泽尼克多项式系数对刀具刃口误差进行加工补偿，首先对该补偿方法进行了详细的理论推导，然后对补偿效果进行计算机模拟，最后在Nanotech250 单点金刚石车床上完成了口径50 mm，半径50 mm 大相对口径实验件的超精密车削及修正车削，面形精度PV=86 nm，RMS=7 nm。充分证明该补偿符合预期，精度高，误差收敛速度快。