对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析，阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标，设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统。该系统由离轴非球面三反射镜望远成像系统和两个Offner凸光栅光谱成像系统组成，通过改变两个光谱成像系统的变倍比来实现两种探测器的匹配。给出的该系统的详细设计结果显示，光学系统128个谱段的调制传递函数均达到0.6以上，畸变＜0.44%，谱线弯曲＜0.03%。实验结果表明，选定的全反射式光学系统满足小型化星载高光谱成像仪的技术要求，有效降低了仪器的体积和质量，通过加大光学系统的相对孔径弥补了光栅衍射效率低的缺点。

为了减轻长缝光谱仪(LSS)主结构的重量，保持结构响应的高稳定性，对LSS主结构进行了稳健优化设计。分析了结构尺寸加工公差和材料参数波动等不确定性因素对LSS主结构稳健性的影响；调整结构尺寸加工公差，建立以结构质量为目标，以结构频率为约束的LSS主结构稳健优化模型，应用蒙特卡罗模拟方法和蚁群优化算法对稳健优化模型进行优化求解。结果表明，稳健优化后的结构质量为33 kg，比初始质量减少17.5%；频率为77 Hz。稳健优化最优结构质量较确定性优化略高，但结构响应更为稳定，具备抵抗尺寸波动和材料参数波动的能力，满足设计要求。采用的设计方法对类似结构的稳健优化设计有参考意义。

对以聚苯乙烯(PS)和自行合成的纳米“类双亲”PMMAPS为光散射剂，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体的复合光散射材料进行了实验研究。测试并分析了样品的雾度及透光率与添加量之间的关系，目的在于通过调节散射剂添加量来调控以PMMA为基体的高聚物材料的光散射性能。实验结果表明，添加少量PS到PMMA中即可制备出光散射材料，PS添加量为1%时，复合光散射材料的透光率为80%；不添加PMMAPS时雾度为50%，添加了PMMAPS时雾度达到80%，PMMAPS可以改善PMMA和PS之间的相容性，提高样品的雾度值。因此通过调节散射剂PS和PMMAPS添加量可实现光散射高雾度和高透光率的双高要求。

基于液晶空间光调制器波前调制量大，像素密度高，驱动电压低等优点，用液晶空间光调制器作为校正眼像差的关键元件，研制了用于人眼畸变波前探测和校正的自适应光学系统。介绍了液晶空间光调制器的波前调制原理，利用ZYGO干涉仪测定了位相调制和灰度级的关系曲线。分别用Hartman-Shack波前探测器和高分辨率液晶空间光调制器探测和校正人眼的波前畸变，对近视5 m-1 (500度)的人眼进行了自适应校正实验。校正后，系统的波前误差为0.086λ PV和0.013λ RMS, 达到了系统的衍射极限，并可清晰地分辨眼底原来模糊的细胞。实验结果表明，液晶空间光调制器可以有效校正畸变波前，达到提高成像质量的目的。

为使单模光纤耦合器可作为传感器应用，分析了单模光纤耦合传感器的敏感机理，依据传感器耦合输出与传感器耦合区长度及耦合区振动频率存在的关系实现了应变和振动检测。基于微应变仪和等强度悬臂梁搭建了应变和振动检测系统，分析了耦合型光纤传感器的静态响应特性和温度、横向压力干扰对其输出耦合比的影响，讨论了该传感器的低频和高频响应特性。实验结果显示，该类型传感器对应变的响应非常灵敏，耦合比在10%~90%的线性关系良好，且温度漂移影响可以稳定在0.5%以内。与压电振动传感器的测试对比，该传感器可更好地实现0~50 Hz低频和4 kHz高频振动检测。上述结果表明，耦合型光纤传感器可基本实现对应变和振动参数的检测，但面向实用化还要考虑耦合区材料、结构本身、制作工艺等因素的影响。

为保证CCD器件处于较小的温度波动范围，针对具有多姿态变化特点的空间相机，进行了CCD焦面组件热控系统的设计。根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理,设计了该热控系统的关键部件－热开关。基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化的情况，考虑了相机本体的遮挡关系，并结合相机姿态变化的特点，提出了由热开关控制双辐射板散热的方案，对此热控系统进行了具体的热设计。利用TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真。结果显示，仅采用被动热控措施的CCD焦面组件温度波动为12.34 ℃，而同时采用主动、被动热控措施后温度波动减小为1.73 ℃，满足热控指标的要求，表明热设计合理、有效。

为了解决光纤光栅传感器性能蜕化对复用解调结果的影响，基于光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器的解调原理，分析了FBG光栅串联复用时反射谱旁瓣对解调结果的影响。通过理论推导及模拟仿真，发现FBG传感器性能蜕化时存在反射谱的带宽变大、峰值降低以及旁瓣增大等现象。分析了反射谱旁瓣以及链路连接损耗对FBG复用解调结果产生的影响，并针对这个问题，提出了利用浮动解调阈值以及抑制反射谱旁瓣的方法来减少解调结果的出错率。最后，实验证实了相关理论的正确性与方法的可行性，结果表明，利用本文提出的方法可将FBG复用解调结果的出错率由原来的11.36%降低为0，极大地提高了应变测量结果的准确性。

为了实现光学非球面元件的高精度加工，对先进的离子束加工系统进行了研究。通过对离子束加工系统的分析，给出了加工非球面光学元件的离子源子系统运动模型公式，并将求解驻留时间的反卷积过程转化为求解线性矩阵方程过程以便优化求解。分析了加工过程中出现的离子源定位误差，指出其对最终面形精度的影响可归结为一个系数因子的控制上，并提出了综合考虑离子束材料去除函数和定位误差的方法来控制系数因子以降低对定位系统精度的苛刻要求。仿真验证表明，该模型计算出的驻留时间函数可以有效地保证光学元件的面形精度达0.0381λ；离子束定位误差引起的面形精度的变化量满足最大变化量公式的限制。该模型可用于各种非球面光学元件离子束加工过程驻留时间的求解和设备的定位误差设计，在保证过程稳定的同时降低了设备成本。

介绍了利用9.3 μm脉冲TEACO2激光通过AgGaSe2晶体二次谐波产生(SHG)技术实现4.65 μm中红外波段激光输出的实验研究。根据非线性光学原理和倍频技术的基本要求，通过有针对性的技术手段选择TEACO2激光器的输出谱线并控制脉冲波形的时间分布，使之满足激光倍频实验对泵浦脉冲光源在波长和输出时间分布上的基本要求，并以此为基波光源进行了产生二次谐波的实验研究。实验结果显示，即使是相同的AgGaSe2倍频晶体材料，也会由于生产厂商的不同而具有完全不同的表面破坏阈值行为，而相同点是体损伤阈值均大于表面损伤阈值。实验获得倍频输出最大能量为12.9 mJ；倍频输出最高平均功率为940 mW。

光学系统结构决定了CCD相机的外形尺寸和布局，为保证相机的小型化、轻量化及稳定性,本文针对光学系统设计指标的要求，分析、比较了折射式、反射式及折反射式等光学系统的结构型式，综合考虑相机的空间环境适应性和结构布局等因素，采用像方远心光路，设计了一种兼具匹兹瓦型与对称型优点的新型光学系统结构。设计的光学系统成像质量好，在Nyquist频率为77 lp/mm时，正视相机全视场的平均传递函数为0.613，前、后视相机全视场的平均传递函数为0.578；正视相机畸变为2×10-5，前、后视相机畸变为2.4×10-5。装调完成后对光学系统成像质量进行了检测，各相机光学系统传递函数的测试值均在0.451以上,满足实验室静态传递函数＞0.2，相对畸变＜3×10-4的指标要求。

基于楔条形位置灵敏阳极的光子计数成像探测器能够记录入射的单光子或带电粒子位置信息，因而能够在极低的照明条件下实现目标的二维成像。本文研制了一套WSA光子计数成像探测器样机，介绍了它的设计结构及工作原理；分析了这类探测器的图像畸变产生的原因，提出了校正图像畸变的方法，并得到了无畸变的图像。以美国空军标准分辨率检测板(USAF1951)为目标进行了分辨率检测，采集的检测图像显示人的裸眼能分辨出检测板的第2组第6单元条纹。最后，为了消除人眼观测的主观性，通过计算探测器对该单元条纹的成像调制度来确保检测结果的准确性。计算结果显示探测器对该单元条纹的水平、垂直方向成像调制度分别为57%和37%。这一结果表明研制的探测器完全能够分辨该单元条纹,对应的分辨率为7.13 lp/mm，即探测器空间分辨率达到了0.14 mm。

以大型光学系统主镜为研究对象，基于经典标量衍射理论分析了中高频误差对环围能量比(FEE)的影响。根据光学镜面面形误差近似为高斯平稳随机过程以及全频段面形误差对光强分布和FEE的影响，建立了光学镜面中高频误差梯度均方根(GRMS)与FEE之间的数学关系模型，进行了仿真分析并利用实际面形误差数据进行了验证。研究表明，FEE随着中高频误差GRMS的增加近似呈指数规律衰减，同时各频段误差将无误差时对应的光强分布边缘部分能量转移到光强分布的中心以及更宽范围，并且随着中高频误差的增大，能量转移曲线出现反复振荡。结果表明，在特定光学口径下，中高频误差GRMS值分别＜12 nm/mm以及30 nm/mm时，中高频误差对FEE的影响均＜5%，可用于控制中高频误差对FEE的影响，为中高频误差的进一步修形提供理论支持。

分析了“日盲”紫外增强型电荷耦合装置(SBUV-ICCD)噪声的来源及特点。考虑SBUV-ICCD工作时系统增益高，单光电子的响应会扩散到CCD邻近像素中去,故将SBUV-ICCD作为线性时不变系统，引入单光电子冲激响应到SBUV-ICCD信噪比计算中，利用傅里叶变换原理推导出其信噪比模型。模型采用了二维高斯函数拟合SBUV-ICCD单光电子冲激响应的方法，较传统间接分析的方法更为简单适用。分析了增益对SBUV-ICCD信噪比的影响，测量了辐照度在10.3～810.6 pW/cm2内变化时SBUV-ICCD的信噪比。实验结果表明，该模型的标准差为0.78，可用于SBUV-ICCD的性能分析。

为了获得稳定的谐波锁模脉冲，分析了有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜的传输特性。构建了包括一个外部环和一个内部环的8字形被动锁模掺铒脉冲光纤激光器，对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关理论分析和实验研究。实验发现，当调整泵浦功率分别为167,146和126 mW时，除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外，还观察到了分别类似于3阶、5阶、6阶的有理数谐波锁模脉冲产生现象，分析其脉冲重复频率，证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律，认为其产生原因是8字形光纤激光器中的Sagnac环起了和主动锁模中调制器一样的作用。

为了实现对微弱信号的光谱分析，采用Offner光学结构制作了高光通量高分辨率阿达玛光谱仪，并对光谱仪入射狭缝的类型选择进行分析。利用MEMS加工技术制作出阿达玛微硅片狭缝阵列，分析了入射狭缝的衍射现象，推导出衍射后的光强分布公式。采用Matlab软件对光强分布进行仿真，搭建了实验测量平台验证仿真结果。结果显示，在相同的条件下，阿达玛S15型狭缝阵列的光通量是阿达玛循环S15型狭缝阵列的1.45倍，推导得出的衍射光强分布公式正确，仿真方法准确，测试方法合理，表明阿达玛S型微硅片狭缝阵列适合本文设计的光谱仪。

介绍了一种等面积分流小孔电火花加工方法，分析了等面积电极放电的电火花加工过程，研究了在等面积电极条件下，等面积单电极与分流多电极加工对加工速度、电极损耗、放电间隙的影响并进行了验证性试验。研究结果表明：小孔分流法加工与单电极加工相比，加工速度略有减小、放电间隙略有变小、电极损耗略有增加，加工效果具有一致性，而且分流法电火花加工有利于小孔电火花加工的尺寸控制。通过等面积分流法改变加工工艺，用电火花机床稳定加工参数进行了比机床稳定加工临界值尺寸还小的小孔加工，试验中采用单电极1 mm×1 mm(总面积为1 mm2)的稳定加工指标，进行等面积分流为3个电极0.577 mm×0.577 mm(总面积为1 mm2)的小孔加工，获得了稳定电火花加工的0.6 mm×0.6 mm小方孔，表明提出的方法是一种有效的小孔电火花加工方法。

微细电解线切割加工是一种微细加工新方法。为了提高加工精度，该方法将微米尺度线电极的制作与后续加工集成在一个工艺系统中完成，进行了基于线电极原位制作的微细电解线切割加工技术的研究。从理论上分析了线电极直径大小对微细电解线切割加工精度的影响，提出了原位制作微米尺度线电极的方法，并制作出直径为5 μm的钨丝线电极。通过试验，加工出缝宽为20 μm左右的微型桨叶结构和曲率半径在1 μm以下的微细尖角结构。试验结果表明：线电极的原位制作技术能提高微细电解线切割的加工精度，工艺兼容性好，能满足微米尺度微细结构的加工要求。

为提高稳定平台的性能指标，满足其高精度、快响应的要求，实现对目标的实时跟踪，对稳定平台的控制方法进行了研究。首先，根据自适应逆控制的基本原理设计出稳定平台自适应逆控制系统的结构。然后，采用模型参考自适应逆作为控制器来完成稳定平台转轴的控制并尝试利用其开环特性来改进稳定平台的控制性能。稳定平台模型辨识和控制器的设计算法都采用最小二乘法(LSM)，最后分别采用传统的PID控制和自适应逆控制分析比较其输出效果。仿真结果显示，采用自适应逆控制时的定位精度可达29″，表明采用自适应逆控制的稳定平台具有响应快、无超调、抗干扰能力强以及稳态误差小等优点，其动、静态性能均优于常规的PID控制。

为了克服基于传统光学成像技术设计的手持式混凝土裂缝宽度测量系统焦深小、准确调焦困难，以及由于存在像差和混凝土表面凹凸过大致使视场内图像无法完全清晰等缺陷，采用波前编码技术重新进行缝宽检测系统的设计，以便有效地拓展景深(焦深)。讨论了波前编码立方型相位板规一化参数及其与实际系统相位板设计参数之间的关系，利用CODE V光学设计软件完成了手持式裂缝宽度波前编码测量系统的设计，加工制作了立方型相位板并进行了初步实验。实验表明，采用基于单透镜的波前编码系统设计，在满足分辨率为50 μm，F数为6的前提下，可将景深拓展为15 mm，达到传统光学系统相同F数时景深理论值的4.5倍。该系统能够满足混凝土结构裂缝宽度测量中扩大景深和成像的基本要求。

设计了一种用于星载光学遥感器的调焦机构，该设计采用谐波减速器和滚珠丝杠、直线导轨配合使用的方案，弥补了传统调焦结构的不足。通过对调焦负载阻力矩的分析选择相应的电机，计算了该调焦机构的理论灵敏度为0.43 μm；将该机构随同整机进行了力学环境模拟试验，对其力学环境试验前后的调焦精度进行了对比。结果显示其试验前后直线偏角均小于20″，位移误差均小于5 μm，满足使用要求。试验结果表明，该空间调焦机构具有结构紧凑、刚度高、位移精度好等特点，能够满足空间调焦的设计要求。

磁悬浮飞轮是对卫星等航天器进行高精度姿态控制的执行机构，为了提高空间用磁悬浮飞轮控制系统的可靠性和灵活性，对基于FPGA的磁轴承数字控制器进行研究。首先，对磁轴承系统进行建模，并选择合适的控制策略；利用片上软硬件协同设计的思想，提出了一种基于FPGA和LEON3处理器软核的磁轴承数字控制器。然后，搭建了实验系统测试系统的实际性能。最后，提出了一种基于FPGA的自修复磁轴承控制器。基于FPGA的磁轴承控制器相对基于DSP+FPGA的控制器失效率降低了10%，控制板面积减小30%。实验结果表明，在基于FPGA的磁轴承控制器控制下，在磁悬浮飞轮工作转速范围内，飞轮转子跳动量＜20 μm，力矩输出误差＜4×10-3 N·m，正反转不一致性＜10%，达到了较高的控制精度。

针对微纳米级功能V槽微细加工及评价困难的问题，采用单点金刚石切削方法在超精密机床上对光学玻璃进行了V槽的微纳尺度加工，且利用非接触激光检测技术展现了V槽的加工形貌。依靠单晶金刚石的锋锐刃角在光学玻璃上进行V槽的微纳尺度切削试验，利用3D激光超精密检测仪器检测加工的V切痕，构建了微V槽切痕的形貌图，并建立了V槽形状误差PV值和V槽尖角圆弧半径的评价模式。最后，分析了微纳尺度加工中切除深度与V槽角度的形成机理以及切削深度对V槽形状误差及其尖角圆弧半径的作用机制。结果表明，在亚微米级尺度加工中存在一个脆/塑性域切除加工状态转变的临界切削深度0.386 μm。在切削深度＜0.386 μm的塑性域切削中，金刚石刀具尖角形状可以复制到工件表面，形成深度＜0.386 μm、形状误差PV值约为0.103 μm的V槽。此外，由于V槽尖角圆弧半径在塑性域切削中随着切削深度减小而减小，所以切削深度需控制在V槽临界成型深度0.365 μm以下，才能形成尖角半径为0.182 μm的完整V槽。实验也表明，利用非接触激光检测的3D数据建立V槽形状误差PV值和尖角圆弧半径的参数模型，可用于V槽加工精度和微细程度的评价。

为研究捷联惯导系统短时间导航精度，建立了导航误差数学模型，分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响。应用捷联惯性导航原理，针对系统短时间导航的特点，简化了载体在导航坐标系的导航方程；由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程；结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型。在此基础上，建立了误差状态空间方程与误差模型框图。在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块，用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150 s导航试验数据。结果表明：导航系X轴的相对系统误差＜20%，Y轴、Z轴的相对系统误差＜4%，验证了误差数学模型的正确性。此外，分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生的基本影响。

为了实现飞机姿态的测量，提出用光电经纬仪单站空间余弦姿态测量方法及多站面面交汇测量方法来获得飞机姿态参数。经纬仪单站加距离信息测量飞机姿态时，采用穷举法获得飞机轴线上的特征点，利用空间的位置关系获得空间姿态参数；经纬仪多站交汇方法获得飞机飞行姿态参数时，首先采用Hough变换对二维平面图像拟合获得目标中轴线，然后计算原点到目标的中轴线的垂直距离及原点到目标的中轴线的法线与X轴正向的夹角，获得目标在二维平面的直线方程。目标图像的二维中轴线与摄影系统的光学中心唯一确定了一个空间平面，采用面面交汇的方法，获得空间中轴线，得到飞机轴线的偏航角及俯仰角。实验结果表明，单站测量目标姿态在距离＜6 000 m时，姿态角测量误差＜1°；多站测量目标姿态在交汇角为30～150°时，姿态角测量误差＜0.6°。精度比对结果表明，本文采用的数学模型正确、算法合理，有效提取了飞机的姿态参数。

为了解决安瓿内漂浮物与悬浮物的识别问题，提出了一种基于小波包能量谱的特征提取和基于支持向量机的识别方法。首先，通过图像序列差分及点检测分割提取杂质存在区图像作为目标区；然后，将目标区沿安瓿瓶轴线方向逐行叠加形成一维信号，对一维信号进行小波包分解，采用主成分分析法提取小波包分解特征向量中独立主成分；以小波包特征向量中独立主成分的能量谱作为异物类型特征，将提取的特征作为支持向量机的输入向量，采用序列最小优化方法实现训练样本快速分类。实验过程中选择不同类型的核函数和相应参数进行训练和测试，实验结果显示，相对于传统BP网络，SVM将识别用时减少近60%，识别精度提高了35%，能够满足在生产中对浮类杂质的提取和快速识别的要求。

为了精确监视空间光学遥感器偏流机构控制单元的工作状态， 测试其功能、性能和可靠性，提出了一种闭环实时高速检测控制单元的方法。 结合计算机技术，设计了检测系统。使用该系统分析控制脉冲，根据偏流机构的控制策略形成模拟编码器信息，并将其反馈给控制单元，实现对偏流控制策略、驱动能力和错误处理的检测。对脉冲频率为1.2 kHz、编码器最小反馈间隔为10 ms和反馈偏差在±1码值之内的偏流控制系统进行了检测，结果表明，此方法可实时准确地监视空间光学遥感器偏流控制单元的工作状态，覆盖全部控制策略路径，完全满足偏流控制单元的闭环实时检测需要。

为满足机载激光雷达系统测量精度需求，研究了激光雷达与导航系统安装偏差参数的标定问题。首先，利用激光雷达反射强度信息确定和检测控制区，通过控制区平均获取对应的控制点，并根据控制点量测构造包含偏差参数和导航参数信息的激光矢量量测方程。然后，利用广义最小二乘法对噪声进行白化操作。最后，进行最小方差准则下的内方位参数估计。实验结果表明，该算法能够有效抑制系统矩阵不精确的影响，安装角估计精度＜0.01°，安装杆臂估计精度＜3 cm。与传统方法相比，在量测噪声放大条件下估计精度平均提高了5.27%，在放宽小角度假设条件下估计精度平均提高了6.54%，满足机载激光雷达系统标定在强误差条件下的精度及鲁棒性需求。

为了弥补传统的沿光轴切向移入移出变倍镜组方式与沿光轴同向移动变倍镜组方式的变倍机构存在占用空间大、机构复杂、变倍时间长、控制精度低以及断电不能自锁等缺点，设计了一种超声电机驱动的光轴旋转方式移入移出的变倍机构。新变倍机构具有占用空间小、机构简单、变倍完成时间短、转角控制精确、可重复性强以及断电自锁等优点。实验结果表明，该变倍机构在100次可重复性关断特性试验中，平均转速为150 r/min，试验得到最长的关断时间为0.756 ms，最短的关断时间为0.748 ms，关断时间最大误差为0.008 ms，旋转变倍机构的最大转角误差为0.432′。最大转角误差在成像面上的偏移量＜0.015 mm，其误差在系统所要求的范围内。

采用无压浸渗复合方法并利用自行研制的专用工艺设备， 用高体份(55%～57%)SiC/Al复合材料制备了机载光电稳定平台的内框架，并将其作为有效载荷的主承力框架。由于该材料结构承载功能优异(弹性模量为213 GPa,比模量比铝合金、钛合金及钢高出近2倍),热控功能好(其热膨胀系数低于钛合金,热导率接近纯铝,达到235 W/(m·K),与常用的铝合金材料相比，整个内框架最大变形量减少了60%，基频提升了65%，轻量化效果的并减低了热控负荷。检测结果表明，系统的稳定精度达到20 μrad。本项研究首次将SiC/Al复合材料应用于机载光电稳定平台，为航空新材料的应用做出了有效的探索。

为了解决传统的Hopfield神经网络图像复原算法对噪声抑制和图像细节保护不能很好兼顾的问题，提出了一种基于改进的连续Hopfield神经网络和小波域隐Markov树(HMT)模型的复原算法。将小波域HMT模型作为图像小波系数统计关系的先验知识，并以正则化项的形式引入到神经网络模型中，最终利用Hopfield神经网络的能量收敛特性完成图像复原。同时提出了一种高度并行的网络权值矩阵计算方法，通过对模板图像进行算子操作，分批求取网络权值，避免了大型矩阵的乘法运算。实验结果表明，无论是对真实图像还是人工生成图像，算法复原的视觉效果均有明显改善，提高信噪比(ISNR)较传统同类算法增加了0.3 dB以上，达到了同时抑制噪声和保护图像细节的目的。

针对现有姿态测量方法计算量大的问题，提出了一种新的基于协方差矩阵的目标二维姿态测量方法。首先，将图像二值化，提取出目标的重心坐标；其次，计算出目标所在区域的协方差矩阵，并进行正交分解，得到由协方差矩阵定义的椭圆区域的方程；最后，求出椭圆的两个轴的大小和方向。对256 pixel×256 pixel的飞机图片分别用对数极坐标算法和本文算法进行了仿真实验。实验结果表明,本文方法得到的旋转角度可以精确到±1°以内，缩放比例可以精确到±2%以内，两者均优于对数极坐标方法所得的结果，且计算时间仅为对数极坐标的1/16。因此，本文算法可以快速准确地计算出目标的旋转角度和缩放比例，且能够满足工程中实时处理的需求。

为了自动检测工业CT图像中的圆并精确地测量其参数，研究了基于Facet模型的亚像素边缘检测算法检测图像边缘，利用圆存在的概率大小识别边缘图像中的圆并测量其参数的方法。首先，利用Facet模型提取图像的亚像素边缘。接着，研究了图像圆存在概率算法特点，通过构造专用链表数据结构存储计算数据，限制计算时圆心选取范围等方法，克服了原计算方法效率低、占用内存大的缺点，并运用改进的圆存在概率计算方法对工业CT图像中的圆进行自动检测。最后，通过最小二乘法拟合圆边缘点，计算圆参数的实际尺寸。使用空间分辨力为2.0 lp/mm的电子直线加速器工业CT系统，扫描重建出包含10个圆的800 pixel×800 pixel工业CT图像，运用该方法对图像中的圆进行了识别和测量。试验结果表明，改进的圆存在概率算法计算效率明显提高，图像中圆参数测量精度＜0.5%，满足工业CT图像圆自动测量的精确、快速、可靠等要求。

针对图像的运动模糊和散焦模糊，提出了一种基于双谱对含有噪声的模糊图像的点扩展函数参数进行辨识的方法。首先计算出一幅标准测试图像经模糊后的双谱，然后通过曲线拟合得出双谱中的统计特性与模糊尺度之间的函数关系，由此训练出的BP神经网络即可完成对其它含有噪声的模糊图像的点扩展函数的参数辨识。实验结果表明，本方法适用于含有噪声的在一定模糊参数范围内的散焦模糊和运动模糊图像，在信噪比为25 dB的情况下，辨别出模糊尺度的偏差不超过0.5 pixel。

考虑视频图像序列的各帧之间具有较强的相关性，提出了一种基于三维小波变换和分块Context模型的视频去噪新方法(3DWTBCM)。3DWTBCM法基于视频图像三维小波分解域内系数和噪声分布的特征，利用小波系数具有局部相关性对其进行分块，将系数分解成各个局部区域。然后，将Context模型用于局部块中，按照能量分布将块内的小波系数分成多个子块。对各部分进行能量估计和多阈值估计，获得去噪最佳阈值，并有效地消除噪声。实验结果表明，3DWTBCM的噪声抑制效果明显优于各种2D去噪方法和其他常用的3D去噪声方法，PSNR 平均提高0.5~1.2 dB。而且从视觉效果来看，本文算法在去除噪声的同时，较好地保留了运动图像细节，运动物体显得比较平滑，不存在传统算法中的拖影、闪烁等现象。

为了解决海量高光谱遥感图像对传输和存储带来的压力，提出一种基于最佳递归双向预测的高光谱图像无损压缩算法。首先根据高光谱图像各波段的谱间相关系数，选择相应的压缩方式。谱间相关系数＜0.9的波段使用bzip2模式进行压缩。谱间相关系数＞0.9的波段，则对参考波段进行单波段最佳前向预测，非参考波段采用最佳递归双向预测，并对预测残差采用JPEG-LS模式压缩。实验结果表明,对AVIRIS高光谱图像进行压缩，该算法的平均压缩比达到3.217，优于其他无损压缩算法0.09~1.374。该方法运算速度快，压缩效果好，很有应用前景。

绿色荧光蛋白荧光图像与相衬图像的融合对蛋白质功能的研究和亚细胞结构的定位有重要价值。针对用于遥感图像融合的ARSIS概念下多尺度融合算法融合荧光图像与相衬图像时可能产生伪像的缺点，提出变透明度的概念。根据直观视觉效果设计了一组函数。为融合图像的每一像素分配了尺度透明度，并基于静态小波变换的分解结果对源图像进行融合。先通过30组图像的融合实验，估计出所设计函数的相应参数，用于对另外117组图像的融合测试，然后分别计算融合结果的荧光区和非荧光区与荧光图像、相衬图像的质量指数Q和高频相关系数HPCC这两个表征融合效果的特征参数。实验结果表明，相比常用的融合算法--透明度法、棋盘格法和静态小波替换法，本方法在保持交互可变透明度的同时，提高了融合结果细节的清晰程度，降低了荧光图像背景对融合结果的影响。