针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁，在不改变光电装备光学结构以及有限“牺牲”成像质量的前提下，提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的“猫眼”效应，实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应，从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性，利用实验的方法对圆孔阵列用于“猫眼”目标隐身的效果进行了验证。结果表明，利用圆孔阵列可实现对典型“猫眼”目标回波的光强调制并造成回波损耗，“猫眼”目标隐身效果明显。

基于局部保持投影发展出的一系列特征提取算法，在应用于人脸识别等高维小样本问题时，均需先采用PCA算法对高维样本降维后才能应用，故此以无监督鉴别分析算法为理论基础，提出了一种直接无监督正交局部保持算法。该算法利用拉普拉斯矩阵的性质进行相应的矩阵分解，可直接从高维样本的原始空间中提取投影矩阵，因而无需先采用PCA 降维处理，且解决了无监督鉴别分析算法的小样本问题。为了进一步提高算法的识别性能，给出了基于QR 分解的正交投影矩阵的求解方法。人脸库和掌纹库上的实验结果表明了所提算法的有效性。

指纹图像是由黑白相间的脊线、谷线排列在一起而构成的特殊灰度图像，反复出现的反差边缘、周围的背景区域使得指纹图像具备低、中、高三种不同的频率成分，本文利用小波包变换和频谱分析提出了一种基于频率分级的指纹图像压缩算法，对包含能量最多的低频子图像，采用无损差分脉冲编码(DPCM)算法；对包含能量较少的中频子图像，采用嵌入式小波零数编码(EZW)算法；对包含能量最少的高频子图像，采用集合分裂嵌入块编码(SPECK)算法。仿真实验表明，本算法在保证重建质量的前提下，压缩比平均提高了21.4%左右，逼真度平均提高了6.25%左右。

研究了由重金属氧化物Bi2O3-GeO2-PbO 组分高温融熔而成的铋锗酸盐玻璃中稀土掺杂铒离子(Er3+)的吸收光谱、上转换发光谱以及玻璃基质的红外吸收谱，着重分析了975 nm 和800 nm 泵浦光激励下Er3+离子的上转换发光机理。结果表明，在975 nm 或800 nm 泵浦光激励下，观察到了绿光(529 nm、552 nm)和红光(667 nm)发射，分别对应于Er3+离子2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2 和4F9/2→4I15/2 能级间的辐射跃迁，且均为双光子吸收过程。相对于800 nm 波长激励，采用975 nm 波长激励可以获得更高的上转换发光强度。两种激励情形下绿光上转换发光强度都要明显大于红光上转换发光强度，说明铋锗酸盐玻璃适合于作为绿光上转换光纤激光器的基质材料。

利用区域点设计抗偏移行攻击修正方法估算偏移行数，把偏移行攻击转化成剪切攻击，从而提出一种抗偏移行攻击盲鲁棒图像水印算法。嵌入端将原始图像分割成互不重叠的子块，通过调整每个子块四列像素数值大小嵌入水印。检测端先对攻击后的含水印图像进行抗偏移行攻击修正，然后通过像素值大小比较和多数判决原则提取水印。算法具有良好的不可见性，而且实现了盲提取。算法采用抗偏移行攻击修正，在抵抗偏移行攻击上表现出较强的鲁棒性。实验结果还表明，算法在抵抗高斯低通滤波、剪切、添加椒盐噪声、添加高斯噪声常规信号处理上也表现出较强的鲁棒性。

星敏感器通过探测天球上不同位置的恒星来确定航天器的姿态。星相机是星敏感器的成像系统。虽然近年来CMOS 成像技术快速发展，但在科学级成像领域，特别是星敏感器应用中，CCD 技术较成熟。本文的研究目的是研究一种探测能力强、数据更新快的用于星敏感器的成像系统。文中主要研究了基于TH7888A 科学级CCD传感器的星相机的设计和应用，说明了CCD 工作原理，详细分析了该种CCD 传感器的星等探测灵敏度，论述了CCD 星相机的设计方案。并用成像实验、动态范围测试、星等探测能力实验等实验验证了所设计的相机的性能。设计的星相机可以用给定的小型光学系统在60 ms 以内的积分时间探测6 等星，相机可达到10 帧/秒的图像数据更新频率，满足短积分时间进行快速星光成像的要求。

针对利用鱼游运动机理对水下仿生器进行研究的问题，本文从动态图像处理的角度出发，建立了基于动态图像序列的鱼体体干运动模型。首先，通过边缘检测得到鱼体轮廓，提出基于欧式距离变换的鱼体体干线提取方法，然后，拟合体干包络线和体干若干点的平动方程，获得细长体理论参数，建立鱼体体干运动模型。实验表明，本文建立的运动模型可以真实有效的描述自然状态下鱼类游动的体干曲线形变。

APEX 图像盲复原技术(BIR)往往因算法速度过慢，不稳定或者输入参数过多而难以实时应用。针对这些限制，基于一般BIR 过程中有一个非常重要的属性：降质图像与降质点扩散函数PSF 尺度大小存在强不对称性，提出了多区域参数估计的方法，通过MAP 理论证明了多次参数估计的合理性，并且通过实验说明了多次参数估计方法的可行性。通过多区域参数估计方法，提高了APEX 算法估计参数的精度，进而提高其可用性。通过对仿真图像和实际的图像进行复原处理验证了算法的有效性。该算法速度快、稳定，可用于低噪声高斯类模糊图像实时图像盲复原。

针对复杂背景下文本误检率较高的问题，提出了一种基于蚁群聚类和LBP-HF 特征验证的复杂场景文本定位算法。该算法首先利用小波高频系数统计特征表达文本模式，采用蚁群聚类算法对文本像素和背景像素进行分类，得到所有可能的文本区域；然后提取更具区分力的LBP-HF 纹理特征对侯选的文本区进行验证，获得文本的准确位置。实验结果表明，所提出的基于LBP-HF 特征的验证方法能够有效区分文本和非文本区域，使复杂背景下的文本误检率明显下降。

本文提出了一个新的二维直方图(2D-WLDH)，同时提出了基于2D-WLDH 和最大类间方差的图像阈值选取方法，并导出相应快速递推算法。新提出的2D-WLDH 在区域划分时可以避免传统直方图区域划分时面临的不合理的假设，通过计算比较小的归一化的WLD 值来准确估计目标和背景的概率。本文实验结果表明：与现有的有关算法相比，本文提出的阈值选取快速递推算法不仅使分割后的图像区域内部更均匀、边界形状更准确、抵抗噪声稳健，而且同时其运行时间还减少了约84.93%。

与传统航空摄影测量相比，无人机所获取的影像存在更大、更复杂的几何变形问题，而且由于摄影比例尺大，影像在某些地物的局部纹理变化少。这些因素导致无人机影像的匹配存在更大的难度，出现误匹配的同名点对数目也会增多。首先根据Harris 算子提取并匹配特征点，提出了基于多边形匹配来探测并剔除误匹配同名点的方法，从距离、角度以及权重等方面考虑同名点匹配的可靠性，通过实验统计出不同区域剔除的误匹配同名点数目、运算速度以及匹配正确率，验证了该方法的可行性。

大口径平面基准仪是在大口径、大视场的空间光学遥感器光学系统装调过程中必须应用的基准工具，随着光学系统的口径和视场的不断增大，平面基准仪口径也不断增大，本文从满足大口径平面基准仪反射镜在复杂的工况下综合面形误差要求的角度出发，介绍了1 000 mm 大口径平面基准仪反射镜及其支撑结构材料的选择，讨论了反射镜的柔性支撑结构的设计方法，并运用CAD/CAE 工程分析软件进行分析及优化，应用有限元法优化出一种合理的反射镜柔性支撑结构。

利用激光散斑测量装置，观察悬浮在电流变液中的淀粉颗粒在外加直流电场下的运动情况，表明当激光穿过电流变液时可以形成散斑。利用激光散斑测速法(LSV)对不同外加电场强度和不同浓度的淀粉电流变液中颗粒的运动速度进行了测量，通过自编的互相关计算软件对散斑图像进行了分析，获得了淀粉颗粒沿电场方向和垂直于电场方向的运动速度。实验结果表明在同一电场作用下，淀粉颗粒运动速度随时间的变化呈现震荡递减的趋势；并且存在一个临界颗粒浓度和临界电场强度，当低于此临界值时，颗粒运动速度增加，反之则减小。

为了提高全自动焦度计的测量精度和适应性，提出了一种测量图形和计算方法。该研究方法是首先利用脉冲恒流驱动的红外光将16 点图像经光学系统投射到面阵CCD 上，然后经高速CPU 系统采集处理，变成二值化图像，最后用最小二乘法计算出镜片的屈光参数。实验用标准镜片、划伤镜片和镜片落灰尘进行了测试，同四点测量图像进行了比较，实验结果表明标准镜片误差小于国家计量规定屈光度检查最小误差±0.06 D，且都符合国家计量标准，划伤镜片和镜片落灰尘时测量精度明显提高，环境适应性也大大提高。

提出一种基于支持向量机分类的油封缺陷图像检测方法，把油封外观中的有无缺陷看作两种不同的类别模式，应用支持向量机对两类不同的样本采样学习，然后进行分类判断。采集油封各部位图像并进行预处理，利用算法切割出各个检测区域图像，根据油封主要部位的各类缺陷特点，选取不同特征参数。应用径向基核函数建立支持向量机识别模型，并通过实验实现核函数参数寻优。实验结果表明,该方法具有检测成本低、可靠性高、泛化能力强、容易在线实施等特点，具有实用推广价值。

针对回转类锻件视觉测量系统标定问题，本文提出了一种基于被测对象自约束特征的系统参数自标定方法。首先，利用筒类锻件和支撑轴的回转特性，通过共轴截面曲线圆环点和极线约束建立摄像机系统内参数约束方程，求解测量系统所有内部参数。其次，在求得的内参数矩阵的基础上，通过锻件回转轴和截面图像的成像特点建立测量系统外参数方程，求解测量系统外部参数。实验结果表明，该方法只需利用被测对象自身几何约束，不需任何标定板和标定块，标定过程简单有效。

CMOS 摄像模组缺陷检测要求系统能够检测光学镜头聚焦状况以及在摄像模组生产过程中产生的各种缺陷，包括：亮点、暗点、线缺陷、色差和暗斑等。为实现检测目的，系统使用CPLD 通过帧捕捉把图像传输至计算机进行处理，运用多种图像处理算法来分析获取的不同图像，以检测出模组的相应缺陷。实验结果证明该系统在生产线上能够可靠运行，实现高速度高精度的缺陷检测。

液晶检测设备在自动聚焦后由于焦距变化，成像分辨率也不可避免的发生变化，为此必须提供一种快速评估检测设备实际分辨率的方法。由于检测设备总分辨率为镜头分辨率与相机分辨率的乘积， 因此论文提出先根据相机的各种噪声模型建立相机对比度分辨值，接着用频率渐变的LCD 黑白样条光栅评估不同频率下镜头MTF 的像质退化情况，最后通过分析分辨率与对比度关系，得出相机最高对比度下能够分辨出的经过成像系统像质退化产生亮暗模糊所对应的空间截止频率。实验表明在使用光学检测设备对手机背光源进行缺陷检测时，论文的方法评估实际分辨率>17 μm，用背光源标定样品实际检测后可以得到，对于17 μm 以上缺陷检测设备都能清晰成像，因此结果证明了该方法的有效性。

谷物粒型是决定谷粒品质和产量的重要参数之一。传统人工测量粒型的方法耗时、工作量大、主观性强。本文首先介绍一种基于线阵列采集技术和工业输送技术的谷物粒型自动测量系统。为提高系统测量效率，文章中应用了图形处理器(GPU)并行处理技术，在统一计算设备架构(CUDA)下对测量算法进行优化。实验结果表明，基于GPU 的并行加速算法，能有效提高测量效率，当图像中谷粒数近2 000 颗时，优化后的算法速度为中央处理器(CPU)下算法运行速度的400 多倍，且随着采集图像中谷粒数的增多，优化测量算法的加速效果更显著。

提高彩色大面阵航空遥感相机地面分辨力需设计像移补偿环节以消除工作时CCD 像面的像移，本文在分析航空遥感器4 种像移补偿方式及像移补偿机构设计原则的基础上，针对某航空遥感器的要求设计了一种前向像移补偿机构，利用等径共轭凸轮机构将电机旋转转化为直线运动，并配合精密直线导轨约束运动自由度。具有传动简单，精度较高的优点，可有效的避免传动误差。分析了原动件输入速度波动、制造误差对像移补偿残差的影响，并对像移补偿总体效果进行了评价。试验数据及数据分析表明，像移补偿机构的补偿残差小到600 μm/s，动态目标发生器及外场航拍图像良好，满足使用要求。

针对等距投影鱼眼成像模型，本文提出通过标定场方法对月球车避障像机进行自标定光束法平差，对月球车双目视觉避障像机的内参数、相对外参数进行标定。采用标定得到的参数，对摄影测量标志进行三维坐标恢复，得到标志在避障像机坐标系下的三维坐标。将该三维坐标与已知的三维坐标进行比较，利用比较的偏差结果评定避障像机的标定精度。实验结果表明，该方法完全满足避障像机标定精度要求。

激光跟踪仪测距精度取决于激光干涉仪(IFM)和激光绝对测距仪(ADM)的精度，就目前技术水平而言，IFM测距精度远高于ADM 测距精度，因此需要对ADM 测距误差进行修正。本文采用三次样条函数对激光跟踪仪全程ADM 测距误差进行修正，并与线性误差修正方法进行了对比，结果显示三次样条函数能够更好地拟合误差曲线，改善修正后残余误差的均方差，均方差为0.007 mm，优于最小二乘直线拟合，从而提高激光跟踪仪测距精度和空间测量精度。

本文介绍了随机球标定技术的原理。针对随机球标定方法的两种方法(静态法和动态法)，本文分别分析了两种方法的标定误差与测量次数之间的关系。依据数理统计原理和合理的假设，理论分析表明静态法是一种特殊的动态法。两种方法的标定误差随测量次数增加呈N-1/2 递减。针对动态法，本文进行了动态法随机球标定实验。实验结果表明，动态法的标定误差与测量次数之间近似符合N-1/2 规律。

电子错位散斑检测系统中，错位量对测量精度、灵敏度以及条纹对比度有很大影响。本文介绍了电子错位散斑干涉原理，研究了错位量与测量精度、灵敏度和条纹对比度之间的对应关系，并利用MATLAB 模拟出不同错位量下干涉条纹图，将错位散斑模拟条纹图与理论分析有效结合，总结出选取错位量的方法，并将其应用于轮胎变形检测实验，取得了良好的实验效果。本文研究工作对无损检测中错位量定量选取具有实际指导意义。

基于核函数的Fisher 判别分析(KFD)在人脸识别中通常采用高斯径向基函数做核函数，但核函数中参数σ的选取对分类效果影响较大。目前参数σ 的选取一般仅凭经验，且该方法在处理大样本时，速度较慢。针对这个问题，本文提出了一种融合小波变换和改进KFD 的人脸识别的方法。该方法首先用小波变换降低样本的维数；然后在用KFD 进行特征提取时，采用微粒群算法自动获取一个最优参数σ，增强分类效果；最后用SVM 分类器完成特征的识别。实验表明，该方法与传统的KFD 相比较，运算时间减少，而且识别率得到提高。