基于已有的单圆孔电极液晶透镜的结构与设计方法，研制了新型的电控可变焦128元×128元液晶微透镜阵列。该面阵液晶微透镜使用氧化铟锡(ITO)玻璃作为上下基板，上电极通过光刻技术和盐酸腐蚀方法得到128元×128元圆孔阵列图案；下电极为ITO膜。上电极的圆孔阵列排列整齐，每个圆孔的直径为50 μm，圆孔之间的间隔为100 μm,夹在上下基板之间的液晶层的厚度为20 μm。验证了该面阵液晶微透镜的光学特性，结果表明,在0.2～5.0 V(RMS)，该面阵液晶微透镜的焦距为50～400 μm,焦点的焦斑尺寸在10 μm左右,点扩展函数值近似于理论数值。该面阵液晶微透镜的工作电压与焦距成反比，可以成清晰的多重像。

为解决紫外告警探测距离近和红外告警虚警率高的矛盾，提出了一种紫外告警与红外跟踪相复合的应用于地面设备的新型告警/跟踪一体化模式。重点分析了紫外告警系统的探测机理、捕获条件及影响其作用距离的各种因素。基于Lowtran软件包建立了紫外告警系统探测距离估算模型用于精确估算近程固体推进剂导弹的探测距离。考虑UVCCD图像信号处理对探测距离的重要影响，采用基于Gabor特征的图像匹配方案有效提高系统灵敏度。系统仿真实验表明，该模型在系统硬件不变以及虚警率保持1 time/10 h的条件下能将探测距离估算误差控制在5%以内，可将目前紫外告警系统的探测距离由5 km提高到最远8 km，提高了告警系统的探测质量。本方案模型亦可用于其他光电探测设备。

以光学系统主镜为研究对象，分析了中高频误差对散射损失比的影响。根据光学镜面面形误差近似高斯平稳随机过程特征，结合Harvey-Shack散射理论和统计光学理论，建立了光学镜面中高频误差RMS与散射损失比(RSL)之间的数学关系模型，并利用实际加工数据进行了仿真验证。研究表明，RSL随着中高频误差RMS的增加近似呈指数规律增加，同时在聚焦范围内，理论分析与仿真计算结果非常吻合。在中频误差和高频误差RMS值分别＜λ/63时，对RSL的影响均＜1%，结果可为中高频误差的修正提供理论支持。

为满足日冕仪对杂散光抑制的苛刻要求，通过分析日冕仪的工作原理和结构特点，设计了白光日冕仪光学系统，系统观测范围为2.5~15 R⊙，角分辨率为14″，口径为30 mm，焦距为200 mm，系统总长为1 080 mm；其中光学系统长370 mm，37 pl/mm的MTF值＞0.5。分析了直射太阳光、太阳光在外掩体D1边缘的衍射光、视场光阑A1边缘的衍射光、以及物镜组O1各表面多次反射带来的系统杂散光的特点，利用多个光阑互相共轭的空间位置关系，设计了相应的杂散光抑制结构，从而完全抑制了系统的4个主要杂散光光源产生的杂散光，使系统整体杂散光抑制水平达到10-8~10-10 B⊙，满足了日冕仪光学系统对杂散光抑制的要求。

为了提高相位法激光测距的速度和精度，提出了一种新的相位差放大测量方法，在不增加测量时间的同时将测相精度提高1/N倍，并结合欠采样技术避免了混频器和其他多余器件的使用，减小了串扰对系统的影响。考虑高频弱光信号入射到雪崩光电二极管上会在输出信号上产生相位延迟，提出灵活控制加在雪崩光电二极管上的反向偏压来减小相位延迟的方法，对于调制频率为18.5 MHz，波长为650 nm的激光，当入射光强度为0.5 μW时，可将相位延迟从1.4°压缩到0.03°之内。建立了信号串扰产生测相误差的数学模型，并通过实验给出了采取不同屏蔽措施时串扰对测相误差的影响。实验结果表明，采用上述方法，当调制频率为18.5 MHz时，测相精度为0.014°，相应的测距精度可达0.3 mm。

机载光电平台光学镜头前的通光窗口须选用内外球心重合的等厚球形玻璃球罩，这是由于球罩在加工过程中产生的内外表面球心不重合会给视轴指向精度带来附加误差。本文根据光路图推导出了产生这种误差的数学表达式，分析了内外球心偏离对视轴指向精度的影响，进行了相关实验并对实验数据进行处理。实验结果表明，实测数据与数学理论推导结果吻合得很好。当某机载光电平台球罩的内外表面球心沿视场中心线的偏离达到0.26 mm时,45°视场处的视轴指向误差实测值达到0.075°,超出了0.029°(0.5 mrad)的允许值。为了将球罩加工误差带来的视轴指向偏差减小到理想值0.017°(0.3 mrad)以内，内外球心偏离必须控制在0.10 mm以内。根据分析结论重新加工了球罩内外表面，将球罩内外球心偏离控制在0.1 mm以内后，视轴误差均满足要求。

为了提高相关函数拟合极值法在二维位相板衍射光斑亚像素定位中的计算效率，对相关函数拟合极值法中的模板大小、拟合窗口大小及相关函数3种影响因素进行了分析。分析过程以仿真图像检验法为理论基础，即用数学仿真图像验证算法和程序的可靠性和精度。分析结果表明，3种影响因素均对计算效率产生较大影响，整像素搜索时模板和拟合窗口大小的选取对定位精度影响最大。同理，对二维位相板衍射光斑亚像素定位实验中的搜索模板和拟合窗口大小进行了优化设计，最佳模板大小为51 pixel×51 pixel，最佳拟合窗口大小为3 pixel×3 pixel，与选用恰好包含整个衍射光斑时的模板(131 pixel×131 pixel)相比，整个定位过程的计算时间缩短了40%，在不损失定位精度的同时有效提高了计算效率。

针对1 m望远镜俯仰轴系检测精度未达到系统指标，而系统运转性能优异的问题，研究了系统可能存在的可消除误差项。通过对影响1 m望远镜俯仰轴系精度的主要因素—中间体(四通)的有限元分析和运算，得出了四通在不同俯仰角度的变形曲线，并与实际检测结果进行对比，找出两者的相同特征并进行了补偿。按此方法使得望远镜俯仰轴系晃动误差PV值从2.42″降到0.95″，RMS值从0.7″降到了0.3″，提高了系统精度模型的准确性。推导出了设计过程中的检测指标，为更大口径望远镜轴系的设计和检测提供了理论依据。

为得到纯石英阶跃光纤(SI-PDF)中漏泄模式光线功率的传输特性，应用光线投影积分法，推导了不同入射角的激光束在大芯径SI-PDF光纤中的传输功率计算公式，在不同入射角激光束照射下，分别对3、67、140 m SI-PDF光纤的输出功率特性进行了理论和实验研究，用最小二乘法原理对对数坐标下的实验数据进行拟合，得出了损耗系数。结果表明：入射角在0～12°内时，不同入射角功率输出和损耗系数近似一常量，其中损耗系数约为13 dB/km；入射角＞12°时，不同入射角光功率随入射角增加呈指数衰减规律，其损耗系数随入射角增大而增大，在12°时损耗系数值为26 dB/km，在28°时达到了82 dB/km。

大型高功率固体激光装置通常要求总的打靶精度为几十微米，这对结构的稳定性设计提出了很高的要求。本文以一大型激光装置为背景，以关键光机系统为例进行稳定性设计。通过采用钢筋混凝土建筑结构、一体化结构和桁架结构、隔离振动源增加结构刚度等方式减小光机结构对环境振动的响应，提高结构的稳定性。然后，应用有限元理论对关键光学元件及其支撑结构的稳定性进行分析，以验证光机结构设计的合理性。分析结果显示，该系统中腔镜的最大转角为0.14 μrad，注入系统角漂元件的最大转角为0.423 μrad，光束切换模块反射镜的最大转角为0.394 μrad。计算结果表明：设计的结构合理可行，关键光学元件均满足稳定性设计指标的要求，且裕度系数＞1.5。

对拉曼放大器(RA)的放大自发辐射(ASE)噪声、等效自发辐射因子、等效噪声系数以及RA中的ASE噪声、瑞利噪声、光纤长度和开关增益分别对光接收机信噪比的影响进行了理论分析，并对双重瑞利背向散射噪声进行了理论计算和相关数值仿真。计算与仿真结果表明：在同一信号输入条件下，RA相对掺铒光纤放大器(EDFA)能提高光接收机的信噪比；RA的等效自发辐射因子＜1且其随开关增益的增加而减小，因而优于EDFA；RA的瑞利噪声可以忽略的条件为RA的增益＜15 dB;文中还得到对优化设计RA具有重要参考价值的一些其它结论。

贴片机对准系统的精度标定是视觉定位的关键环节，直接影响贴片精度与贴片质量。为提高对准系统标定精度,提出了基于光栅的精度标定方法。将光栅图像灰度值之和形成一组周期固定的准正弦信号，通过像元平移把图像条纹灰度值变为李萨如图。对李萨如图及其数据进行分析与处理，直接计算出光学系统的分辨率，从而实现光学系统的精度标定。采用上述方法得到了与理论计算比较吻合的贴片机对准系统精度标定结果，并且利用标准大刻尺进行了标定验证实验。获取了标准大刻尺的图像，通过图像处理计算出刻线间的像素坐标差，将像素坐标差值与成像系统分辨率相乘计算出代表实测的刻线间距。对实验数据的误差分析表明，这种标定方法精度高，偏差＜0.2 μm,满足贴片机的对准精度要求。

VDI2614/2634是三维光学测量系统精度评价的通用方法。为制订国标《锻压制件及其模具光学三维几何量检测规范》，提出了一种应用于锻压制件的光学测量系统精度评价新方法，并制定了测量方案。以每组为一个子系统，分别计算出每组的极差、平均差和标准差，然后定义平均差和测量平均值的比值为子系统的系统相对误差，定义极差和测量平均值的比值为子系统的偶然相对误差。综合考虑各子系统的相对误差和权重，计算出测量系统的系统精度和偶然精度。为统一评价标准，提出了标准系统精度、标准偶然精度和标准精度的概念和计算方法。利用此方法对自主开发的XJTUOM光学测量系统进行了评价，得出其标准精度为0.89的结论，该方法为锻压制件检测的国标制定提供了参考。

光谱成像仪是集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器，其成像器件CCD热设计的好坏直接关系成像的质量。本文根据CCD组件具有体积小、发热量高、升温速度快等特点，提出了CCD组件的热设计原则，解决了热设计中的关键问题，给出了相应的热设计方案。按照CCD器件的导热路径，通过简化的热阻分析模型，计算得出了CCD器件的沿程总热阻为1.291 ℃/W。应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析，分析显示其达到了热控设计的指标要求。最后对热设计方案进行了试验验证，结果表明，热设计中采用的热控方法有效控制了CCD组件工作过程中的温度过高及温升速率过快的缺点，其升温速率为0.6 ℃/min，两次试验中最高温度分别为33.6 ℃和26.2 ℃。

基于磁流体的可控折射率特性，以磁流体纳米功能材料为腔内介质，提出一种结构简单、无移动部件的新型光纤F-P电磁场传感器，实现了电磁场的测量。同时，给出了基于光纤光栅波长解调技术对光纤F-P滤波器输出波长进行解调检测的方法。分析了磁流体的可控折射率特性及其用于测量电磁场的原理，介绍了传感器系统的结构和原理。对所提出的方法以及影响测量结果的因素进行了初步的实验，结果表明，环境温度和磁流体薄膜厚度都会对测量结果有影响。在磁流体薄膜厚度为12.7 μm时，测量特性具有较好的线性度。

为了改善空间成像光谱仪主体支撑方式对系统光机结构稳定性的影响，分析了成像光谱仪对主体支撑结构的要求，介绍了常用空间光学遥感仪器的支撑方式。在传统支耳支撑方式不能满足离轴非球面三反射镜(TMA)系统热稳定性的情况下，提出了一种新的双耦合的支撑方案并对其进行了理论分析。优化设计过程中，采用有限元分析软件MSC.PATRAN对其三维样机进行工程分析，结果显示，在正弦振动载荷作用下，主体一阶频率为95 Hz；在10 ℃均匀温降与自重耦合作用下，各反射镜的镜面变形RMS最大值为12 nm、PV最大值为60 nm，主镜绕Z轴的转角由原来的55″降低为12″，热真空环境下整机成像试验获得的光谱数据验证了工程分析的正确性，表明双耦合的支撑方案能满足整机刚度和光机系统对热稳定性的要求。

为满足空间用磁悬浮飞轮在发射过程的性能需求，提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧机构。针对磁悬浮飞轮设计了质量为158 g的锁紧/解锁机构，尺寸为45 mm×49 mm×40 mm。给出了锁紧/解锁机构的组成和工作原理，建立了锁紧/解锁机构的数学模型。针对地面和空间两种环境，分析了机构在锁紧和解锁过程中锁紧力和解锁力的变化曲线，并根据某型卫星发射过程中的正弦振动、随机振动和冲击力学试验验证了锁紧机构。结果表明，该机构最大锁紧力为650 N，保持锁紧和解锁状态的力分别为133.8 N和-9.4 N，可有效实现锁紧和解锁功能，重力对锁紧机构的性能影响很小，从而为磁悬浮飞轮的空间应用奠定了技术基础。

针对多通道柔性神经微电极的设计及制作，研究了微电极的加工工艺。采用一种新型的柔性聚合物材料——聚对二甲苯(parylene C)作为微电极的基底和绝缘材料，借助微细加工技术，制作了36通道(按6×6矩阵排列)的柔性神经微电极，微电极的尺寸分别为Φ150 μm(圆形)和150 μm×150 μm(方形)，电极引线线宽为30 μm。无论微电极为圆形或方形，表面均平整光滑、轮廓清晰。电学性能测试结果表明，1 kHz时微电极的阻抗仅为7 kΩ左右，且随着频率的增加，阻抗逐渐降低，呈明显高通特性。微电极加工质量较好，电学性能优良，实现了微电极和柔性基底的集成，有利于高效率批量制作，为视觉假体中柔性神经接口的研制奠定了基础。

脆性材料的激光弯曲成形是激光快速成形技术的重要应用。本文通过改变激光功率、扫描速度等工艺参数，利用CO2连续激光对氧化铝陶瓷薄片进行了弯曲试验。同时，引入线能量密度来寻求适合弯曲的最佳工艺参数，并结合氧化铝陶瓷的高温性能分析了其激光弯曲特点。试验结果表明：氧化铝陶瓷在温度梯度机制下要实现激光弯曲必须使样品表面达到一定温度以降低其脆性和屈服应力，避免裂纹的产生；采用CO2连续激光可以对氧化铝陶瓷薄片进行弯曲，弯曲角度可达2°；氧化铝陶瓷的激光弯曲过程具有强烈的温度敏感性，当试样表面温度大于临界温度时，弯曲角度迅速增加；适合弯曲的最佳线能量密度为17～24 J/mm 。

针对阵地地貌测量重构中的相机参数标定问题，基于相机的内参数模型提出了一种多相机并联阵地地貌测量标定方法。该方法基于主动视觉原理，利用测量支架在线性独立位置安装4部相机，并采用并联装置驱动相机同时拍摄，从而实现与三次独立线性平移效果相同的拍摄。根据该标定方法设计了阵地地貌测量标定实验，实验结果表明两个方向尺度因子比值的相对误差＜3.87%，主点坐标绝对误差在4个像素的范围内线性，畸变因子的变化范围在3倍以内，该方法方便、快捷，适合于阵地地貌测量的标定。

坐标测量中通常采用最小二乘法拟合几何元素。测量短圆弧时，由于特征点数少，受到的噪声干扰大，测量精度难以满足测量要求。本文针对短圆弧测量，分析了采用最小二乘法多点测圆时，圆弧中心角对圆心及半径测量误差的影响；考虑到短圆弧的功能特性和加工工艺往往将圆心作为固定值，在最小二乘圆拟合的基础上，提出了圆心约束最小二乘圆拟合方法。利用提出的方法测量了理论半径为10 mm，中心角为20°的短圆弧，测量误差＜0.01 mm。对比实验表明，利用圆心约束最小二乘圆拟合法测量短圆弧能有效提高拟合精度。提出的方法基于机器视觉检测系统，能对工件做在线非接触测量。与传统的短圆弧测量方法相比，具有精度高、速度快、测量范围广等优势。

为了实现对蓝宝石晶体的高效低损伤研磨加工，对蓝宝石晶体的双面研磨加工表面粗糙度、研磨均匀性和亚表面损伤层的深度进行实验研究。采用280#碳化硼磨粒双面研磨(0001)面蓝宝石晶体，考察了研磨时间对材料去除速率、表面粗糙度的作用规律，根据蓝宝石晶体切割表面状态确定了双面研磨的加工余量；通过WYKO粗糙度仪从微观上分析了蓝宝石晶体表面的研磨均匀性；最后，应用纳米压入测试分析了亚表面损伤层的深度。实验结果表明：蓝宝石晶体经过120 min的双面研磨加工后可以获得Ra为0.523 μm，Rt<6.0 μm的表面；其深度损伤层约为460 nm,亚表面损伤层＜1 μm。

结构参数误差是影响关节臂式坐标测量机精度的主要因素之一，精确辨识其结构参数可以有效地提高测量机的精度。本文基于Denavit-Hartenberg模型建立了六自由度关节臂式坐标测量机坐标变换方程，分析了基于锥孔的参数辨识原理，提出了一种改进的模拟退火算法用于测量机的结构参数辨识。该算法在接近最优解时将减小搜索范围以提高搜索效率和求解精度，并保留中间过程的最优解。以单点重复精度为目标函数，利用改进的模拟退火算法对研制的六自由度关节臂式坐标测量机的结构参数进行辨识。实验结果表明，经过参数辨识后，测量机的单点重复精度提高了7.87倍，长度测量精度提高了5.59倍。

由菲涅耳衍射理论出发，分析了轴棱锥顶点加工精度对光束传输特性的影响。分析指出，当轴棱锥顶点加工成圆形时，它相当于一个平凸镜，对光束起点聚焦作用；而真实加工成的轴棱锥更贴近双曲线顶点模型，这时衍射光束因为干涉效应产生强烈振荡，形成畸变无衍射光束。理论推导了不同顶点加工轴棱锥的衍射光场表达式，模拟分析了光束传输变换特性，最后针对双曲线顶点加工的轴棱锥提出通过遮挡中心入射光线消除顶点由不同频率衍射光束叠加造成的干涉效应的改进方案，修正后的光束特性效果理想，对实际加工的轴棱锥应用具有指导意义。

为了获得具有纳米级表面质量的微结构表面，利用‘Nanosys-300’超精密复合加工系统实现了微结构表面的三维金刚石飞切加工，研究了主轴转速、进给量以及背吃刀量对微结构表面粗糙度的影响。理论分析表明，金刚石飞切加工微结构时理论表面粗糙度沿法线方向并没有变化，而沿进给方向存在着周期变化。减小进给量和金刚石飞刀前端角或增大切削半径可以降低理论粗糙度值。实验分析表明，表面粗糙度值Ra随进给量的增加而增加，主轴转速对Ra影响不大。切削聚碳酸酯(PC)时，在5~40 μm Ra随背吃刀量的增加而增加；而切削铝合金(LY12)时，在2~10 μm Ra随背吃刀量的增加而减小。实验中Ra最好可达38 nm(LY12)和43 nm(PC)。最后，利用优化工艺参数加工出了微沟槽阵列和微金字塔矩阵微结构。

针对激光陀螺捷联惯性导航系统在晃动基座下进行初始对准时激光陀螺和加速度计噪声过大，而采用低通滤波或小波方法不能有效实时地实现噪声抑制的问题，提出一种采用IIR低通滤波器和基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波相结合的新的预滤波方法。首先，将传感器输出通过低通滤波，然后，再通过一个基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波，从而有效地降低基座晃动带来的噪声，而不降低对准精度。实验结果表明，本文提出的预滤波方法计算复杂度低，滤波效果明显，在发动机开动的情况下，可以把导航系统激光陀螺的噪声标准差由300°/h降至1°/h，加速度计的噪声标准差由11 mg降至40 μg。结果表明，提出的预滤波器能够很好地辅助激光陀螺捷联导航系统在晃动基座下完成精对准。

为了准确有效地提取三维图像的骨架，提出一种新的并行三维图像骨架化算法。首先对原图像进行距离变换，然后迭代并行细化。每轮迭代分为6个子迭代,每个子迭代处理一类边界点，标记满足初选规则的前景点。在6个子迭代结束后，按距离值升序复核初选标记点，批量删除满足条件的点，完成一轮迭代。重复这一过程直到没有点被删除，得到最终骨架。将该算法应用于二维和三维图像，得到了与人类视觉感知相一致的目标骨架。新算法能够保证得到的骨架的连通性和拓扑结构，通过计算骨架点的距离值验证了其居中性，反映了目标的本质结构特征。

为适应复杂时变、低信噪比的非协作卫星通信环境，提出了基于能量谱和双谱切片的双通道卫星通信信号快速盲检测方法。首先，计算信号的能量谱进行能量检测；然后，利用能量谱快速计算双谱切片实行双谱检测；最后，综合两类方法的检测结果。该方法同时利用了信号的二阶和三阶统计信息，增加了检测可利用的信息量，有利于检测性能的提高。仿真实验表明，在相同的低信噪比条件下，该方法的检测概率比单独用其中一种检测方法提高了约10％，而计算量相对于能量检测则基本没有增加，基本满足了非协作卫星通信的快速实时、低信噪比等要求。

视频跟踪中的目标检测和目标跟踪通常不能通过一个算法同时完成，而是需要两个计算法则,过程复杂，耗时较多。为了实现序列彩色图像的实时检测与跟踪，本文提出了一种基于粒子滤波的实时目标跟踪算法。以目标有无信息和目标位置信息为变量建立了联合状态向量，利用粒子滤波方法实现目标检测及跟踪。为了减少计算量，在充分考虑跟踪区域各像素权重的条件下，建立基于颜色信息的特征直方图作为观测向量，并用于后验估计。实验表明，本文提出的方法在选择150个粒子的情况下，对于768 pixel×576 pixel大小的彩色图像，能够在14.37 ms内检测并跟踪目标，而且能在目标发生旋转变化和尺度变化时，保持稳定跟踪，证明了该方法具有一定的鲁棒性。

针对单片闪存存储速度低，容量小，且存在无效块的问题，提出了一种高速大容量图像存储器的可靠性存储方案。通过分析闪存的组织结构和特征，并区分闪存写入无效块和非写入无效块，提出了基于CAM的数据分类匹配检测机制，以提高无效块信息匹配速度，并采用SRAM阵列冗余备份防止数据写入错误。在此基础上，提出了具有双总线结构的双流水线机制，多个流水线级出现写入无效块时，不中断流水线，保证存储器写入速度。通过搭建硬件平台进行实验测试，结果表明,该方法能够在5个系统时钟周期内实现无效块匹配，其持续存储速度达到960 Mb/s，持续读取速度达到1.152 Gb/s，擦除速度达到27.3 Gb/s,系统存储容量为80 GB。

掌纹采集装置多采用计算机控制扫描仪或者图像采集卡来采集掌纹图像。为解决现有掌纹图像采集装置速度慢，易受噪声干扰等问题，提出了一种新型的基于数字信号处理(DSP)的掌纹采集装置，设计了掌纹取样机械结构、光学单元和硬件电路。利用TI公司的TMS320VC5509A DSP为控制芯片，扩展了数据存储空间，并控制视频解码器SAA7113H将掌纹图像转换成数字图像，实现了脱机模式下掌纹图像的采集。进行了掌纹图像采集实验并完成了掌纹图像识别，结果表明，采集一幅掌纹图像用时为0.6 s，正确识别率为99.47%。该系统具有很高的识别率并具有速度快、成本低等特点。

为了满足许多行业已不仅需要获取物体的三维形貌信息，还需要获取物体颜色信息的现状，建立了三维表面颜色渲染系统，对直接赋色过程中存在的因被测表面几何特性不同而带来的误差问题进行了研究。为了反映被测表面的几何特性变化，将被测表面分解为若干子单元，由此将被测表面几何特性的变化视为各子单元与投影仪以及摄像机之间相对位置的变化。在此基础上建立了上述位置关系的数学模型，分析了各子单元的斜率变化与其入射、反射光强的关系。结合这种关系对颜色的影响，考虑消除入射光、反射光对颜色渲染误差的作用，给出了子单元选取准则，从而提出一种不受入射、反射光强影响的颜色渲染方法。利用结构光三维测量系统得到的三维测量数据，进行了颜色渲染仿真实验和物理实验，结果表明：被测表面各局部位置的入射、反射光强得到了统一的修正，渲染后颜色分量R、G、B的误差均＜0.02(颜色分量R、G、B的取值范围限定在0到1之间)。经过渲染后的被测表面颜色信息与其真实颜色基本吻合，变换测量角度仍能获得良好的视觉效果。

为满足地震信号分辨率和信噪比的要求，针对地震勘探用可控震源的特点，对伪随机编码扫描方式进行了研究。讨论了二元伪随机扫描工作方式的特点，并提出了三元伪随机扫描工作方式。研究了伪随机码的原理，给出了伪随机码的生成方法，利用得到的伪随机码设计了实际应用的伪随机码序列。将所研制的三元伪随机编码扫描信号发生器嵌入到电磁驱动可控震源上，并进行了实际测试，测试结果显示调制频率对最终的相关结果有很大影响。对得到的自相关函数的分析表明，采用三元伪随机编码扫描方式得到的信噪比比采用二元伪随机编码扫描方式提高了9%，得到了适用于地震勘探的伪随机编码扫描信号。

为了准确分割支票中的方形印鉴图像，为印鉴真伪自动识别提供无失真的二值待验图像和预留图像，提出一种基于top-hat变换的自适应形态学分割算法。根据支票印鉴的色彩信息和拓扑结构特点得到方形印鉴的灰度图像，将印鉴灰度图像分成4个子区域，以便准确分割印鉴中具有不同笔划结构和背景均匀度的印鉴成份。对每个子区域中的字符和印框分别做top-hat变换增强图像细节后，再用Otsu方法二值化。由于top-hat变换中所用结构元素的尺寸对分割结果有很大影响，本文根据每个子区域中印框和字符的结构特点分别迭代地计算适用于它们的最佳尺寸结构元素。分割了350枚不同支票方形印鉴，分割准确率为99.43%。结果表明，该方法可以准确地分割笔划复杂且分布密集的方形支票印鉴图像，有效地减少分割结果中容易出现的笔划粘结和残缺失真，降低了对原始印鉴图像的质量要求。

为了提高在线自动光学检测(AOI)系统检测印刷电路板(PCB)焊点的准确率和速度，对PCB焊点进行了研究。通过研究由特定结构光源和3CCD彩色相机获取PCB焊点图像，基于常见的良品、多锡、少锡、假焊等焊点类型，提取焊点图像关键子区域的面积特征。在此基础上，建立了5种焊点类型的特征矩阵模型，并以同类焊点相似程度最大为原则，设计了检测焊点的模式匹配算法。此外，给出了一种参数自适应方法对各检查项所用到的阈值参数进行学习与校正。在实验研究中，对含有1 040个Chip焊点的PCB进行了检测，结果显示提出的算法对焊点检测的准确率可达96.5%，检测所用时间为9 s。研究结果表明，本文算法具有较高检测准确率和检测速度。

提出了一种卫星数传通信系统运行仿真平台的设计方法。利用带通采样定理，对仿真系统进行了采样率设计，推导了最低等效载波频率的计算公式，应用该公式设计了与实际系统等效的仿真系统的时间和频率。根据系统功能结构，设计了系统软件架构和运行进程。最后，建立了相应的功能模型。该卫星数传通信仿真系统包括独立运行和网络调度运行两种工作模式，能够仿真包括射频调制在内的发射和接收所要求的功能模型，并提供分析评估模型。通过分析评估模型，给出了整体仿真系统的频谱、眼图、误码率与信噪比的情况。本仿真系统在信噪比为-2.5 dB的情况下，误码率可达到10-5，仿真结果与理论吻合得很好。

在RFID倒扣封装设备研制中，高速倒扣机械手具有很强的非线性和时变特性，线性控制方法难以满足要求，因此本文提出了一种快速辨识算法,采用三阶非线性Volterra模型对机械手进行在线实时辨识。首先，利用不同阶输入向量的结构关系，由低阶输入向量直接构建高阶输入向量。接着，根据不同阶核的相关性从低阶核加速估计高阶核。最后，把线性变步长LMS方法引入到非线性自适应算法中，并用Lyapunov全局稳定理论进行证明。对实际系统的辨识实验表明：与常规方法比较，辨识时间从100 ms缩短为30 ms，辨识速度提高了3.3倍，辨识失调降低了93.3%，同时还具有更高的辨识精度，满足了对非线性系统辨识的精度要求和实时性要求。

传统的Mean Shift跟踪算法在目标发生形变时会因跟踪窗不能动态改变尺寸而导致目标跟偏甚至跟丢，因此本文提出了一种新的跟踪窗口大小和方向自适应的改进算法。首先，采用跟踪窗口内协方差矩阵主分量分析法来计算跟踪目标的方向和尺寸大小；然后，联合相似性度量和卡尔曼滤波器来更新跟踪窗口的大小和方向倾角，使之适应目标的变化。实验显示，本算法可对不断旋转和缩放的运动目标进行准确实时跟踪，当目标尺寸在35 pixel×17 pixel到176 pixel×80 pixel之间变化时,平均处理时间为17.45 ms/frame,表明改进的算法能够满足非刚体目标跟踪系统的要求。

为了解决红外实时图像处理系统中热像仪输出动态范围大和监视器显示输出动态范围小之间的矛盾，满足信息处理系统大数据量和高实时性的要求，设计了一种新的基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的红外实时图像增强算法。首先采用均值滤波的思想统计图像的局部极值，然后使用多级均值法计算图像灰度变换区间分界点，最后对图像做分段线性灰度变换，整个算法通过FPGA实现。实验结果表明，该方法不仅解决了非制冷红外焦平面阵列探测器输出值随其工作时间变化的问题，而且消除了图像中探测器盲元的干扰，丰富了图像背景细节，增强了图像显示效果。与直方图变换等传统图像增强算法相比，该算法计算时间缩短了1.38 ms，占用存储资源减少了97.6%。在工程应用上，该方案简单可靠，成本较低，易于FPGA实现，可为其他红外实时图像处理系统的设计提供参考。

为了解决光电系统成像中探测器分辨率低的问题，针对造成探测器分辨率低的两大主要因素—采样率不足及感光区域的低通滤波效应,提出一种基于异形像元探测器的超分辨成像方法。综合现有的超分辨重建技术和减少像元尺寸方法的优缺点，将现有的探测器矩形像元逐一"变形"，去除同一位置1/4象限；利用该异形像元探测器阵列获取一序列相互错位1/2像元的欠采样图像；最后利用图像算法计算出这些图像的灰度矩阵信息，重建最终的高分辨图像。该方法可同时提高探测器的采样频率和截止频率，拓展带宽，从而实现高分辨率成像。为了验证该方法的有效性，在试验中选取填充因子100%的46 μm×46 μm中波红外探测器，利用焦距为6 000 mm、口径为600 mm的红外平行光管和焦距为50 mm的中波红外镜头成像，如果不采用任何技术，物方分辨率为11.04 mm；过采样技术可将分辨率提高1.60倍，物方分辨率为6.9 mm；而采用异形像元探测器超分辨成像方法，在试验中将每个像元都抠掉23 μm×23 μm后， 物方分辨率为3.1 mm。