提出了一种新的基于图像灰度梯度迭代的数字散斑相关方法(DSCM，digital speckle correlation method)。通过使用DSCM测量碳纤维复合材料压力容器在水压下的局部区域的位移场和应变场，分析了复合材料压力容器的轴向和环向的变形特征，为碳纤维复合材料压力容器的优化设计提供了理论和实验依据。

针对板壳结构用锥束射线倾斜扫描时数据缺失等问题，利用代数重建技术(ART)进行了断层重建。计算机模拟结果表明，由ART重建出的切片图像质量远好于先前用滤波反投影(FBP)重建出的切片图像质量。对影响ART算法的各种因素进行了调整，即选取适当的初始图像和收敛因子就可获得最佳的图像质量。

针对数据融合和目标识别的特点，提出了基于DIGNET自组织聚类人工神经网络的数据融合方法。考虑到多传感器系统测量多个参量的特点，用并行的子网络结构代替中间隐层，实现了基于决策层的信息融合目标识别。利用仿真数据对基于DIGNET的数据融合方法进行了实验研究。实验结果表明，该方法具有数据正确分类率高和抗噪能力强等优点，有效地实现了融合识别。将该方法应用于前视红外和可见光双传感器目标跟踪系统的数据融合识别是可行的。

介绍了红外光电立靶射击密集度的计算方法，设计了一种高效率的靶场测试软件。应用结果表明，该软件能够实时精确测量弹丸射击密集度，可提供多种射击密集度的数据。

通过求解严格的耦合模理论建立的三包层结构长周期光纤光栅特征方程，研究了三包层长周期光纤光栅谐振波长与第二包层(薄膜)的折射率和厚度之间的关系。结果发现，随着膜厚及折射率的增大，谐振波长偏移的变化分成三个区域，这与Nicholas D R的实验结果相符。利用HE／EH模的判据数，对三个区域的模特性进行了分析，给出了区域划分的衡量标准。给出了在不同薄膜参数时的长周期光纤光栅透射谱，发现一阶低次HE模式的耦合强度要远大于一阶低次EH模式。

介绍了一种用双向反射分布函数(BRDF)测定仪进行目标双向反射分布函数测量的方法。以聚四氟乙烯(F4)粉压制板作为反射标准板，给出了F4标准板及所测样品在双向反射分布函数测定仪上的测量数据。被测样片的反射光强度经标定过的漫反射标准板传递，最终在较高分辨率的半球空间内分析计算出了样品在红外(1.06μm和0.86μm)波段的双向反射分布函数。实验结果表明，该方法是一种分析目标散射特性的可行性方法。

采用光学积分原理设计的光电色度仪器，由于其结构简单、测量速度快、成本低等优点已被广泛地应用在产品的色度检验控制过程中。基于微型颜色传感器的颜色测量仪器也属于光电色度类仪器，由于它不能完全模拟标准色度观察者和标准光源，即不能完全满足卢瑟(Luther)条件，所以其测量值RGB与三刺激值XYZ并不相等，且存在非线性关系。讨论了采用BP神经网络进行微型颜色传感器颜色特性校正的方法，其优点是对仪器的匹配滤色片要求较低，只要在测量软件中增加训练好的校正网络程序，就可以获得准确的颜色三刺激值。

在有限脊波变换的基础上，根据对图像有限Radon变换系数的分析，提出了一种自适应的正交有限脊波变换。此变换根据特别设计的代价函数，可自适应地为每列有限Radon变换系数选择最优的正交变换形式，从而可高效地分析图像中的直线奇异。讨论了此变换在图像编码领域中的应用，通过对零树编码算法SPIHT进行改进，实现了图像自适应正交有限脊波变换系数的渐进编码。实验结果表明，对富含直线边缘的图像来说，与小波图像编码算法相比，该算法获得了较高的边缘重建质量。

提出了一种可用于多目标识别的联合变换相关器。为改善相关信号的性能，对功率谱作了优化处理。为消除相关面上的零级项和目标间的相关项，可用联合功率谱减去纯目标输入的功率谱和参考图像的功率谱；为增强和锐化相关峰，将相减的功率谱作指数函数滤波处理。分析了指数滤波参数对相关结果的影响。计算机模拟结果表明，这种相关器所输出的相关信号比经典联合变换相关器和二元联合变换相关器输出的相关信号更好，互相关得到了抑制，自相关得到了增强，具有很好的抗噪能力。

介绍了荧光寿命的测试原理。设计了荧光寿命测试系统。利用脉冲取样技术测试了Nd∶GGG晶体的荧光寿命，约为250μs。采用英国的荧光光谱仪，在室温条件下，用波长为488nm的Ar离子激光器激发Nd∶GGG晶体，获得了Nd：GGG晶体的荧光光谱，计算出的Nd∶GGG晶体的受激发射截面σ(λ)为21.57×10^－20cm²。

利用目标的红外光谱特性进行目标探测和识别是一种有效的方法。以空间卫星为目标，研究了其红外辐射特性形成的机理；利用所建立的数学模型，仿真了空间目标在探测面上所形成的红外光谱特性曲线；分析了模型中各参数对目标光谱特性的影响程度和卫星目标的红外光谱曲线。

建立了基于线性光放大器(LOA)的交叉相位调制波长转换模型，模型考虑了纵向载流子密度变化引起的有源区折射率的改变、端面反射、相位调制、放大的自发辐射噪声和横向垂直光场(VCL)的增益钳制作用。利用分段方法模拟计算了布拉格反射镜的反射率、偏置电流、信号光和探测光的功率和波长、信号速率与转换后信号啁啾的关系。结果表明：LOA具有增益钳制作用，能提高转换后信号的性能；增大布拉格反射镜的反射率可以降低转换后信号的啁啾；合理控制输入信号光和探测光的强度，调整干涉仪两臂LOA偏置电流的强度，可以获得啁啾较小的转换信号。

水面镜面反射会产生太阳耀光，直接影响水体遥感信息的提取和利用。光在与物体相互作用的过程中，不仅其强度会发生变化，而且偏振状态也会发生变化。结合这两种情况，利用偏振反射的变化来消除太阳耀光。从理论上推导了偏振反射消除太阳耀光的可能性，实验测定了自来水和汽油在2π空间中的偏振反射光谱，分析了光线入射角、探测角、探测方位角、偏振角等因子与液体偏振反射比的普适关系。实验证明，当太阳处在一定的天顶角时，通过设置偏振角可以成功的消除太阳耀光的影响。

基于FDK重建算法和圆轨道锥束扫描的三维ICT(industrial computed tomography)因算法的简洁性和工程实现的可行性已成为目前主要的3D－ICT成像技术。由于受探测器长度的限制，该技术的扫描视场小，所以可检构件尺寸受到限制。为解决较大尺寸构件3D－ICT的检测问题，讨论了一种仅需旋转检台偏置的大视场3D－ICT成像方法，推导了基于FDK原理的滤波反投影(filter back－projection，FBP)重建算法。计算机模拟和实验结果证明了该技术的正确性。分析表明，其水平方向的有效扫描视野比基于FDK的圆轨道锥束扫描三维CT提高了80%以上。

聚焦过程中，不同离焦点其图像差异体现在高频能量上。利用Sobel算子边缘检测算法，提出了图像边缘能量清晰度评价函数。与方差法和梯度能量法相比，该评价函数具有更好的尖锐性，能够适应高精度聚焦的需要。通过改进爬山算法，充分利用爬山过程中的先验知识，提出了随机起点爬山算法。该算法能够减少爬山步数，可提高自动聚焦速度。

为了节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料，尽量提高偏光棱镜的透射率，提出了一种采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法，给出了以布儒斯特角入射来提高o光透射率的偏光棱镜设计。样品是一种在ZBaF₃玻璃中间夹冰洲石晶体薄片的三元结构，由高折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。实验测试表明，该偏光棱镜的透射率在95%以上，消光比优于10^－3，在一定情况下可以取代纯冰洲石晶体偏光棱镜。

介绍了利用机载傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪测量地球、大气辐射的实验过程，并对由光谱仪测得的辐射与地表光谱发射率、大气透过率等参数的关系进行了深入的分析，给出了理论表达式。提出了一种基于梯度搜索的优化方法，即由机载FTIR光谱仪测得的辐亮度光谱反演得到方差最小的光谱发射率最优解。反演结果表明，在中红外波段，沙地平均光谱发射率为0.70，裸土地表平均光谱发射率为0.95。

稀土掺杂磷酸盐玻璃具有优异的光学和光谱特性，在激光介质材料、有色滤光材料等领域中有着重要的应用。在研究P₂O₅－BaO－Al₂O₃－Sm₂O₃(PBAS)玻璃形成能力的基础上，借助NMR、红外吸收光谱等分析手段，研究了玻璃的结构特点以及在各种化学介质条件下玻璃的化学稳定性能、玻璃的组成和结构对化学稳定性的影响。结果表明：玻璃结构主要由磷氧四面体[PO₄]^3－和铝氧八面体[AlO₆]^3－构成；Al³⁺含量越高，玻璃结构越稳定，玻璃的耐水性和耐酸性也越好；玻璃结构中阳离子的极化能力越强，玻璃的耐酸性越好，侵蚀过程中玻璃表面形成的“缺碱层”在一定程度上减缓了化学介质的侵蚀程度；在碱性介质中，磷酸盐长链末节的金属离子被水化，产生P－O－P断键，形成正磷酸盐溶解到溶液中，稀土离子含量的增加，在一定程度上恶化了玻璃的耐碱性能。

介绍了相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术的基本原理及其在静态Ⅰ型断裂实验中的应用，验证了该方法对裂纹尖端局部变形场和断裂特性进行定量研究的可行性。给出了代表静态Ⅰ型裂纹尖端奇异场光力学信息的CGS控制方程，模拟并分析了Ⅰ型裂纹尖端的CGS条纹模式，对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场和断裂特性进行了三点弯曲的CGS试验，并提取了应力强度因子K_I。结果表明，试验结果与理论分析结果相吻合。

与传统光电成像系统成像质量的评价方法相比，最小可分辨对比度(MRC)能够更全面地反映光电成像系统的极限性能。它考虑了系统的灵敏度、噪声、目标空间频率以及人眼视觉特性等因素对系统阈值对比度的影响，可用于光电成像系统的视距估算。在分析微光ICCD成像系统工作原理的基础上，研制了新型微光ICCD成像系统MRC特性测试仪。以该系统为实验装置、以Weibull心理测量方程为理论基础设计了一种选择性靶标。基于选择性靶标，提出了一种基于强迫性选择MRC测量的新方法，利用该方法对微光ICCD成像系统进行了实际测量。该方法对建立微光ICCD成像系统MRC理论模型具有重要的指导意义，对直视型微光成像系统MRC特性的测量具有借鉴意义，对光电成像系统成像质量的评价具有重要的使用价值。

针对一种新型结构的波导光栅耦合器，通过求解波在直角坐标系下电场分量的亥姆霍兹方程获得了TE导模和TE辐射模的电场。运用模耦合理论分析了光束通过光栅被耦合到波导当中的情况。数值模拟了在不同的波导和光栅结构参数下耦合系数的变化情况。

根据单光子探测系统的要求及其特点，采用半导体制冷技术，研制出了用于单光子探测的雪崩光电二极管(APD)的水循环散热制冷腔。通过配备测量精度为0.1℃的温控仪，降低了APD的工作环境温度。通过实验探讨了APD的温度特性，得到了APD的雪崩电压、暗电流、光电流、等效噪声功率与温度的关系。结果表明：降低APD的工作温度有利于减小APD的等效噪声功率，APD存在最佳工作温度。

微型数字式太阳敏感器光学系统由APSCMOS图像传感器和基于MEMS工艺的小孔阵列式光线引入器组成。图像传感器的分辨率为1024×1024pixel，像素尺寸为10μm×10μm；光线引入器具有微小孔阵列结构，小孔为方形孔，30×30阵列，尺寸为60μm×60μm，间距为250μm。光线引入器采用了MEMS工艺的掩模板制备工艺。针对所设计的光学系统计算了曝光时间，并在此基础上进行了地面成像实验。实验结果表明，光学系统设计合理，保证了敏感器所具有的高精度和大视场。

研究开发了一种基于光栅投影和主动式三角法的高精度三维测量系统。分析了系统的全场结构关系模型及镜头失真对系统的影响，给出了空间三维坐标的详细算法。试验结果表明，系统的测量误差小于0.04mm，测量精度约为0.03mm。多视角测量的拼合结果表明，系统具有良好的360°测量精度，测量精细表面纹理效果好。该系统在反求工程及质量控制等领域具有良好的工业应用前景。

以两颗航天器间相对位置参数测量为研究对象，确定了基于单目计算机视觉及目标特征的测量方案，提出了基于超分辩率图像重构技术的航天器间相对位置的高精度测量方法。分析讨论了图像传感器的观察模型、图像传感器及光学测量系统的点扩散函数、配准方法、重构原理及方法。利用地面试验验证了该方法的正确性。试验结果表明：该方法与基于单帧图像及目标特征的方法、基于插值的方法相比较，在测量精度及稳定性等方面都有了较大的提高；与基于单帧图像及目标特征的方法相结合，不仅可以保证在不同作用距离上相对位置的高精度测量，而且具有较高的测量稳定性和可靠性。

自然物体的检测与识别是机器视觉以及模式识别的重要任务。由于自然物体形状的多样性与柔性以及视觉判别的复杂性，使基于计算机的自然形状物体的准确检测与识别变得比较困难。提出了基于多模板子空间的支持向量机(SVM)多类自然形状识别方法。利用广义Hough变换表示自然形状物体轮廓，针对每个类别通过训练得到多个匹配模板；检测时利用多模板最近邻相关匹配进行粗检测，使用支持向量机进行分类。在相关匹配限定的子空间内收集训练样本，有效地降低了训练样本数目。实验结果证明所提出的自然形状检测与识别方法是十分有效的，大大改进了经典检测算法的检测效果以及自动化程度。

将纠错编码(ECC)和素数跳频码技术结合起来，研究了基于纠错编码的多速率OCDMA系统的结构方案，并对未进行纠错编码的多速率OCDMA系统及经过纠错编码的多速率OCDMA系统的误码性能进行了模拟分析和比较。结果表明：如果两系统使用相同码长的光地址码，则经过纠错的编码系统同未经过纠错的编码系统相比，其误码率有了明显的改善；在保持两系统信息传输速率和码片间隔相等的条件下，恰当地选取纠错编码系统的码长，不仅误码性能可得到改善，而且可降低编码器和解码器的制作难度和成本。

提出了一种新型的光纤光栅高压电流传感器。该系统由Bragg光纤光栅电流测量部分和温度补偿部分组成。在测量过程中，采用了匹配光栅解调方法，其动态测量范围比通常的干涉法光纤电流传感器大，且系统不受外界电磁干扰的影响，可实现高压电流的在线测量。

传统的Canny边缘检测算法是先对图像进行平滑，然后利用二维滤波器计算图像的梯度值，从而得到梯度直方图。通过基于梯度直方图来选取双阈值，最后进行基于双阈值的非极大值抑制，得到边缘检测的图像。为了能很方便地在硬件中实现这种算法，对传统的Canny算法进行了适当的改进，利用模板来代替原算法中的卷积，从而使得该算法在FPGA(Field Programmable Gate Array)中可以完全利用原理图来实现。

采用单点金刚石切削的方法加工了KDP晶体，利用回归分析的方法建立了表面粗糙度预测模型，达到了在加工前设计、预测和控制表面粗糙度的目的。利用预测模型分析了进给量、切削速度、背吃刀量对表面粗糙度的影响。通过优化设计获得了KDP晶体在该条件下的最佳切削参数，得到的表面粗糙度的最佳估计值为6.3389nm。利用最佳的切削工艺参数，加工出了表面粗糙度值为6.895nm的超光滑表面。

多阶光存储是一种在不改变原有光路和机械系统的情况下，利用先进的信号处理与调制编码技术，显著提高存储容量和数据传输率的新型技术。综述了多阶光存储的发展历史及研究现状，并针对多阶光存储的两种类型(信号多阶和介质多阶)，列举了几种典型的多阶光存储方案。从本质上分析了信号多阶技术和介质多阶技术的不同，展望了其发展方向。

对新型宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)多信道间的增益演变关系进行了理论仿真。仿真结果表明：EDTFA多信道间的增益存在着一个竞争过程，竞争的强弱取决于碲基掺铒光纤内的能级粒子数分布；当上能级粒子数处于反转分布态时，具有较大的发射截面与吸收截面差值的波长信道拥有相对较大的竞争优势，可获得相对较高的信号增益；当上能级粒子数处于未反转分布态时，具有较大的发射截面与吸收截面比值的波长信道拥有相对较大的增益竞争优势。

针对在紫外检测中可见光与紫外图像融合的实际需要，研究了实时融合技术。建立了一种以高性能数字信号处理器TMS320DM642为核心的双波段图像实时融合实验系统。介绍了系统的设计原理、各组成部分的功能及其特点。结果表明，该实验系统原理可行，能对可见光和紫外图像进行高速采集和实时隔合。

给出了洛匈棱镜正、反向使用时分束角的精确表达式。从理论上证明，对任意合理的结构角及主折射率值来说，洛匈棱镜反向使用时的分束角小于正向使用时的分束角。研究了在锥光入射条件下洛匈棱镜中的e光和o光的传播方向、折射率、主平面、偏振方向等问题。证明了洛匈棱镜正向使用时第二块晶体中无偏折的光波只含有o光，参考圆圆周上各点光波的主平面相互平行，通过一个检偏器后可以实现消光；洛匈棱镜反向使用时，第二块晶体无偏折的光波同时包含了o光和e光，参考圆圆周上各点光波的主平面沿参考圆的径向，e光和o光的偏振方向分别沿径向和垂直于径向，通过检偏器后形成锥光干涉现象，不能消光。

介绍了一种二维CT扫描方式及其重建算法。它是一种利用近轴X光线，针对大型回转试件的二维CT检测方法。被扫描试件依次绕与探测器平行的多个旋转中心各旋转一周。在旋转过程中，射线源在周向均布的多个角位置发射射线，同时探测器接收射线并记录投影数据。同传统的二代CT相比，对一个具体例子的计算表明，它可以节约3／4的扫描时间。计算机仿真表明了这种扫描方式和重建算法的可行性。

采用激光熔覆技术在TC4合金表面上制备了TiC陶瓷涂层，分析了熔覆层的微观组织，测试了熔覆层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明：TiC激光熔覆层分为熔覆区和稀释区两个区域，熔覆区未受到基底的稀释，由TiC颗粒和TiC树枝晶组成；稀释区受到了基底的稀释，由TiC树枝晶和钛合金组成；TiC激光熔覆层的显微硬度在HV700～1500之间，明显地改善了TC4合金表面的摩擦和磨损性能。

在工业、农业、**以及医疗等领域中，目标识别是一个关键技术，近年来在图像处理方面已成为一个重要的研究课题。提出了一种用于除草机器人的基于HSI(色调、明度和饱和度)颜色模型的彩色图像目标提取方法。该方法首先将具有某种色彩信息的杂草与农作物从背景土壤中分离出来，然后再根据杂草与农作物形状的不同，采用腐蚀和膨胀的方法进一步将杂草与农作物分离。该方法除了用于除草机器人以外，还可用于水果采摘等。仿真结果验证了该方法的有效性。

火焰温度是燃烧诊断的重要参数之一，它对研究各种燃烧过程具有重要价值。根据多光谱辐射测温所用的参考温度数学模型，提出了一种基于遗传算法的新的数据处理方法。该方法对火焰发射率与波长的关系依次进行了三点直线拟合，并通过遗传算法进行了优化，从而得到了发光火焰的温度和发射率。采用多波长高温计测量了某种固体推进剂燃烧火焰的自辐射光谱，并进行了数据处理。计算结果表明：火焰温度计算值与理论值之差在±100K以内；这种基于遗传算法的新的数据处理方法是测量发光火焰温度的一种可行性方法。

为改进光学小波变换，提出了光学可分离小波变换的概念。通过对光学小波变换的必要条件进行分析，采用层叠算法和二维可分离小波变换构造方法计算出了尺度和小波函数的二维离散近似序列。将新的母小波引入到光学小波变换中，获得了光学可分离小波变换。通过与现有光学小波变换及二维可分离离散小波变换进行比较说明了其优点。

去云处理是遥感图像处理以及大气纠正的重要步骤。常规的去云处理算法会随云的覆盖类型的不同而不同，如同态滤波或时间平均法，这些算法在去除云对影像影响的同时，往往会伴随地物信息的丢失。提出了基于单景遥感影像的去云处理算法——基于遥感影像分类结果及云检测结果的去云处理算法，目的是去除影像中云的散射影响，恢复地物的光谱信息。算法是针对局部有云的单景Landsat7 ETM+影像进行的。根据Landsat7 ETM+波段4，5，7对影像进行聚类分析，确定不同地物的覆盖类型；利用波段1，2，3及波段6划分出影像中的无云区以及不同覆盖厚度的云层；按照相同地物覆盖类型对非云区与不同云区进行平均反射率匹配，以达到去云的效果。结果表明，经过去云处理的影像，在分类运算中能够明显地提高分类精度，能够很好地恢复地物的光谱信息。

基于麦克斯韦方程组的比例性质，讨论了光纤波导色散的比例性质，并对普通光纤、Bragg光纤和光子晶体光纤的波导色散进行了理论研究。以Bragg光纤为例，提出了一种根据波导色散的比例性质灵活设计光纤色散特性的方法。

在双多通道虹膜识别系统中，研究了局部区域通道对识别率的影响，提出了双向式区域划分和通道数的优化。研究了小波滤波器通道对识别能力的影响和滤波器通道的选择，给出了引入小波包通道来提升识别率的新方法。通过对WED(Weighted Euclidean Distance)分类器的改进研究，提出了相对WED分类器的新概念，进一步提高了系统的识别能力。

激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。光镊即单光束梯度力光阱是通过在高度会聚的激光束束腰附近所产生的极高的场强梯度来形成皮牛顿量级的力，可以三维地捕获和操纵微小粒子。阐述了激光捕获技术的模型和原理以及系统的基本结构；追踪了激光捕获技术的最新研究进展；介绍了非高斯型光阱、光纤光阱和全息光镊等几种特殊形式，并分析了每种形式的特点。展望了激光捕获技术的发展前景。

论述了PS版质量检测系统采集的基本原理。该系统采用了线阵CCD机械拼接扫描、多域值二值化高速数据存储、PCI高速图像采集卡、计算机控制等技术。在Visual C++6.0的环境下，用Windriver开发了PCI总线接口卡的软件驱动程序。利用示波器及其在PC机上对PS版采集系统所采集的数据进行了验证，取得了较为满意的结果。