为解决图像信息熵无法有效进行图像匹配的问题, 将图像单元信息熵和投影特征相结合, 定义了图像单元信息熵, 并提出了一种基于单元投影信息熵的图像匹配方法.在单元信息熵的基础上, 在各个单元格内进行单元信息熵投影计算, 然后按照一定的测度进行计算, 从而实现图像的匹配.采用网格分层的搜索算法, 加快搜索速度, 提高其工程实用性.实验证明:该算法具有良好的抗几何失真能力和抗辐射失真的能力, 以及很好的抗噪声干扰的能力, 可以准确的进行目标匹配.

为实现对垂直腔面发射半导体激光器氧化孔径的精确控制, 提高其光电特性, 对湿法氧化工艺进行了实验研究.在不同的氧化温度下, 对相同结构的垂直腔面发射半导体激光器模拟片进行湿法氧化.采用X射线能谱分析仪, 对氧化后模拟片的氧化层按不同的氧化深度对其氧化生成物进行检测.依据氧化生成物中氧元素组分浓度的变化, 对氧化过程进行了分析与讨论, 推导出在一定的温度下, 氧化速率随时间变化的一般规律.提出了在垂直腔面发射半导体激光器的湿法氧化工艺过程中, 适当降低氧化温度, 延长氧化时间, 可减小氧化限制孔径的控制误差,提高氧化工艺的准确性与稳定性.

通过将1 kHz重复频率的飞秒放大激光脉冲耦合到大芯径(100 μm)阶跃光纤, 在27 mm长的光纤中产生了环形空间光强分布, 并在3 160 mm的长光纤中观察到平台型的空间光强分布, 通过自聚焦效应对该现象进行了解释.结果表明,通过选择合适的光纤, 可以实现对放大飞秒激光脉冲的有效空间整形, 从而达到改善光束质量的效果.

根据大气激光通信传输方程和黑体辐射理论提出了计算激光引信中接收光学系统接收视场的方法, 通过接收视场确定了接收光学系统的初始结构参数, 设计了焦距为15 mm, 视场角为2ω≮±7°的柱透镜光学系统.采用倒置法, 将线阵CCD探测器置于准直物镜的焦面上接收信号, 解决了接收光学系统后截距过短无法安置线阵CCD的问题, 扩大了测量范围, 又保证了精度, 测量误差为1%.针对激光引信的结构特点, 设计了测量激光引信接收光学系统视场角的自动测试系统.实验测试结果表明该引信的视场角都在合格范围内, 重复精度≤5%, 满足设计的要求.

利用角锥棱镜的退偏效应实现了电光调Q固体激光器的偏振耦合输出.器件采用热传导冷却半圆柱面LD阵列侧向泵浦Nd∶YAG泵浦几何, 获得在20 Hz运行条件下, 脉冲能量163 mJ/pulse、脉冲宽度6.5 ns、发散角3.5 mrad、能量稳定性±2.8％、光光效率16.7％的理想性能.与传统平行平面腔相比, 具有效率高、峰值功率大、输出能量和脉宽可调, 且输出稳定等优点.

采用中心波长800 nm、脉宽30 fs的超短激光脉冲, 通过飞秒光开关技术(Optical Kerr Shutter, OKS)对富勒烯有机-无机杂化材料的飞秒超快非线性特性进行了实验研究.获得270 fs的开关时间, 所得的富勒烯有机-无机杂化材料的三阶非线性系数χ(3)约为4.5×10－14 esu,比C60分子的三阶非线性系数χ(3)高一个数量级.通过实验测定的光克尔信号强度与激发光和探测光偏振方向夹角的依赖关系表明：30 fs的超短激光脉冲激发富勒烯有机-无机杂化材料的克尔信号主要是源于光诱导双折射效应, 而非用200 fs的超短激光脉冲时来自瞬态栅的自衍射效应.

讨论了信号载流子倍增寄存器(CCM)结构及其工作原理, 在此基础上建立了电子倍增CCD的碰撞电离模型.通过对CCM倍增结构的研究发现实现倍增的三个必要条件：适中的倍增级电场、适当的浅掺杂浓度以及与电子碰撞平均自由程相当的倍增距离.通过建模研究均匀场强中增益情况表明增益因子为0.01时对应的偏置电压接近EMCCD所用倍增电压.

针对干涉式光纤陀螺的电路在环境温度变化时影响陀螺输出的问题, 设计了电路部分相关的温度实验, 得到陀螺输出与电路温度变化之间的关系.根据陀螺输出和温度变化对陀螺输出进行补偿.结果显示, 经补偿的陀螺零偏漂移减小为未补偿时的23%, 零偏稳定性提高了7.32倍.

基于高频CO2激光在普通单模光纤上制作的长周期光纤光栅的应变和弯曲特性, 本文设计制作了一种新型的加速度传感器.基于等强度梁理论分析了梁振动与长周期光纤光栅输出光强之间的关系, 最后推导出了系统的加速度理论模型.文中搭建了长周期光纤光栅加速度计的实验测量系统.实验结果表明系统的加速度灵敏度约为2.82 v/g, 准确度约为8.96×10－4 g, 加速度测量误差约为0.82%.基于这种长周期光纤光栅的加速度计具有成本低、灵敏度较高等优点, 因此在振动测量、惯性导航等方面将具有较好的潜在应用价值.

报道了一种新型光纤光栅压力传感器设计和实验结果.传感器利用双拱形结构, 配合工形膜片将纵向分布的压力转化为膜片横向的应变, 通过膜片结构传递应变给光纤光栅, 从而达到测量纵向分布压力的目的.实验结果表明：当传感器受到纵向均布压力作用时, 能够较好地感知压力的变化, 光纤光栅中心波长的漂移与所受压力呈线性变化, 且线性度达到0.999.在压力测量范围内, 压力灵敏度达到1.059×10－3/MPa.

提出了一种基于偏振光时域反射计分布式光纤传感技术的新型安防监测系统.该系统使用偏振分束器获取到具有正交偏振态的两路偏振光时域反射计信号, 对比验证以确认是否出现了造成偏振态变化的扰动, 提高了系统对扰动远程定位检测的准确度, 大幅度减小了误判率和漏报率.同时在偏振光时域反射计系统的扰动探测中创造性的采用差值法和相对坐标相结合的方法, 首次可以明显并且直观地检测和定位偏振光时域反射计系统中的扰动.最后采用Visual C++开发了一套实时的数据采集与处理软件.实验结果表明该系统具有较高的灵敏度, 并在2 km和14 km处获取到具有较高信噪比的扰动信号.

为验证分布反馈光纤激光器水听器具有抗干扰强、动态范围大、灵敏度高等独特优点,进行了该水听器的系统设计, 并给出分布反馈光纤激光器的输出特性曲线.采用非平衡M-Z光纤干涉仪进行分布反馈光纤激光器水听器的解调, 结合工作点扫描和控制的测量方法, 利用压电陶瓷相位调制器来进行相位补偿, 使系统稳定工作在最灵敏处.采用制作的光纤干涉仪, 搭建室内水听器模拟对比实验, 通过扬声器产生1.34 KHz和7.24 KHz的高频周期激励信号, 以及对水听器进行敲击激励, 分析水听器的响应.进行了激光器水听器和压电水听器低频频响特性对比测试, 实验得出光纤激光器水听器的光电探测输出信号的信噪比高, 可以准确、可靠地反映原始声信号.

通过理论分析, 在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上, 比较了1.66 μm和1.55 μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明, 由于各光学器件在1.5 μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加, 采用1.66 μm光源的光纤拉曼温度传感器, 最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下, 测量时间可以降低约3/4.

提出了一种基于光纤光栅法布里-珀罗干涉仪且可以同时测量交变电流和温度的传感器, 并对其进行了理论分析和实验研究.该传感器采用单频激光入射, 作为反射镜的一对光纤布喇格光栅自由放置, 其间的法布里-珀罗腔粘贴在磁致伸缩材料上, 通电导线周围的磁场通过磁致伸缩材料作用于光纤光栅法布里-珀罗腔, 引起腔长周期性变化.同时, 由于热膨胀和热光效应, 环境温度的变化会引起光纤长度和折射率的改变, 从而改变光纤光栅法布里-珀罗腔的反射光谱特性.通过检测输出光信号的频率和峰值可实现电流和温度的同时测量.对通电线圈的电流及环境温度进行测量的实验结果与理论分析相吻合.

基于光谱学和Beer-Lambert定律, 提出了一种评估光引发剂量子效率的新模型和方法,并给出了有关的理论分析.研究通过增加曝光厚度的方法, 测定了光引发剂1 173(HMPP)曝光过程中的吸收光谱, 根据吸收光谱的特征峰值随曝光时间的变化速率与评估模型, 获得相应的量子效率.研究结果表明：光引发剂1 173在247 nm和285 nm处存在两个吸收峰; 主吸收峰(247 nm)的量子效率为0.278%; 实验结果与理论分析一致.

提出了一种应用于高光谱异常检测的自适应支持向量数据描述方法.根据高光谱数据和局部异常检测模型的特点, 通过局部背景分波段二阶分布统计, 分析了核参量与局部背景总体标准差的变化关系, 构造了随检测背景变化的局部检测核参量, 使得检测算法针对不同背景分布自适应地调整检测核参量.克服了传统支持向量描述算法由于采用固定核参量带来的复杂背景下检测性能下降的问题.通过模拟数据和真实高光谱数据的测试检验, 接收机特性曲线表明该算法相对于传统固定核参量支持向量数据描述方法,在相同虚警概率下检测概率提高了10%.

介绍了超光谱成像仪的技术参量、成像原理、实验室定标和星上定标的方法.利用超光谱“图谱合一”的特点, 对常规的反射率基法提出改进, 实现了超光谱成像仪的辐射定标.分析了辐射定标过程中地表测量、大气参量及卫星图像产生的不确定性.结果表明： 105个通道定标系数的不确定度优于7%, 改进后的定标方法可以实现环境卫星超光谱成像仪的在轨辐射定标.

采用光学多道分析仪测量了溴钨灯和氙闪光灯的辐射光谱, 给出了一种辐射测温的数据处理方法, 即在Planck灰体模型假定的基础上,进一步考虑发射率ε与波长的多项式依赖关系以及辐射本底对实验结果的影响, 建立相应的多光谱测温数据处理方法, 并用溴钨灯和氙闪光灯的实测光谱对其进行了验证.结果表明：对于连续光谱且发射率逼近黑体, 可以假定发射率为常量, 按Planck灰体模型处理; 对于非连续光谱, 当电流密度不高时, 发射率与波长依赖关系较强, 可以根据发射率与依赖波长的多项式关系并结合0<ε<1限定按Planck灰体模型处理.

为了同时满足大视场、实时探测的要求, 采用静态傅里叶变换干涉具,通过计算在－45°~45°范围内关于入射角度与相干条纹的光程差函数, 仿真结果显示,倾斜入射干涉具会造成干涉条纹变密、暗带增宽、探测波长偏移等结果.提出了一种采用双干涉具循环运算的激光方向、波长的求解方法.采用折射率为1.46、斜楔角度1°的静态傅里叶变换干涉具做实验.由试验结果可知, 每改变1°所对应的波长变化为2 nm, 应用该方法可以在较大视场范围内求解激光方向及波长信息.

为了研究大鼠处于正常状态和发炎状态下白细胞内部的物质是否发生变化, 制备了35%总体表面积Ⅲ度烫伤导致全身炎症的模型, 采用一个激发波长为780 nm的半导体激光束来囚禁和激发正常与发炎两种状态下单个白细胞的喇曼光谱.结果显示,正常状态和发炎状态下的白细胞喇曼光谱有显著的区别, 主要在726、785、935、1 093、1 371和1 657 cm－1处发炎白细胞的峰值强度比正常白细胞明显高出很多; 通过光谱指认表明, 当机体发炎时, 白细胞中的蛋白质氨基酸含量基本没有变化, 但是蛋白质结构发生明显改变; 核酸的碱基含量增加, DNA双螺旋结构发生改变.利用PCA主成份对单个白细胞的喇曼光谱进行分析, 发现通过PCA可以完全区分出正常状态和发炎状态的白细胞.

为了对干涉光谱成像仪进行光谱定标, 针对空间调制该仪器的原理, 得出了其光程差和光谱分辨率的计算方法, 并分析了仪器的线型函数.在实验中使用多种单色光源(波长范围：450～950 nm)和扩束准直镜(焦距120　mm、口径50 mm)进行光谱定标测试.结果表明：影响实验室光谱定标不确定度的主要因素为d/f的测量误差和标准光谱的误差.

研究了基于半导体光放大器平行双抽运对光正交频分复用信号进行全光波长变换的系统.信号光源经2Gb/s电信号直接调制后再和双抽运光耦合, 经半导体光放大器后, 由于四波混频效应而产生新的波长的信号光.实验结果显示, 经半导体光放大器四波混频效应后,产生新的波长的信号光将携带OFDM信号且偏振不敏感, 转换效率与双抽运光之间的波长间隔, 抽运与信号光波长间距, 信号光与泵浦光之间的偏振夹角等有关.同时也测量了转换的OFDM信号的功率-误码曲线和接收星座图.

提出了一种新的多进制无线光通信技术, 其基本原理是用一组相互易区分的空间图案代替传统无线通信中的会聚光斑传递信息.分析了该通信方案的信道容量, 结果表明无线光通信系统存在未被利用的空间自由度, 其大小与系统收发孔径和光波波长有关, 与光场空间分布无关.通过合理设置系统的结构参数和设计信号图案, 可以利用无线光通信系统的空间自由度增加信道容量.提出了一种实现该技术的光电系统方案, 其关键组成部分为空间光调制器和图象相关器.详细描述了信号处理过程, 具体包括二维相关处理、比较判决和进制转换三部分.分析了该方案的误码性能, 得到了平均误码率的估算公式, 分析得到了可降低误码率的信号设计基本规则.最后用一个透镜阵列处理器通过实验验证了该通信方案.

采用严格的耦合模理论, 建立了两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复特征方程进行求解, 结果和D.V.Ignacio的结论相符.求得的谐振波长表明其随膜层厚度和膜层折射率变化明显, 受消光系数影响很小.重点提出了两种途径来优化膜层参量组合, 以获得较大的谐振波长偏移量, 计算结果显示, 参量组合取值为(h3=122.76 nm,h4=400 nm)和(n3=1.572 2, h4=400 nm)时, 谐振波长偏移量分别为10.35 nm和11.74 nm, 远高于只镀一层敏感膜LPFG的偏移量2.78 nm, 从而证明敏感膜层厚度(h4)较大的参量组合可提高传感器的灵敏度.

将小凹成像的概念应用于空间光学, 设计了基于天基平台的小凹成像系统.使用离轴三反射式的光学设计, 在可见光波段实现了大F数(F/# =10)和宽视场(25°)的定焦(8.75 m)光学系统.利用OKO公司的19通道压电可变型镜来补偿任意给定视场内的离轴像差, 在可见光波段实现了全视场内接近衍射极限的结果.

介绍了非共线声光可调谐滤波器的构成及基本原理, 计算了非共线声光可调谐滤波器衍射出的±1级衍射偏振光的偏转角, 采用在光路中添加光楔的方法补偿非共线声光可调谐滤波器晶体色散引起的图像漂移.分析结果表明使用TeO2材料设计的光楔在楔角为7.6°的时候可以控制图像漂移在一个像元以内, 并在400~900 nm的工作波段范围内满足稳定成像的要求.

以返波振荡器作为太赫兹波辐射源, 搭建了一个基于Fabry-Perot干涉原理的光学材料参数测量系统.利用返波振荡器的可调谐特性, 测量了样品的透射谱, 并提出了精确提取材料光学参数的方案.该方案包括：基于模拟退火的光学材料介质常数寻优算法, 针对样品厚度误差的厚度优化方法以及根据测量系统特点设计的峰谷权值优化.并以半导体砷化镓(GaAs)样品的光学材料参数测量为例, 验证了材料光学参数提取方案的有效性.

利用高折射率光纤填充微结构预制棒孔洞的方法, 制造直径70 mm、长度200 mm的大尺寸传像光纤预制棒, 像素数为547.为提高传像元件的像素数, 将预制棒先拉伸成直径约为30 mm的二次预制棒, 通过切削、并熔后拉伸, 得到像素数为3829的传像微结构光纤及其面板和光锥, 其理论数值孔径为0.55.经初步测试发现,其传像效果良好.此方法利用微结构光纤技术制造传像光纤、面板和光锥, 简单易行, 成本低, 能有效提高像素数, 有望成为规模化制造高分辨率、高质量传像元件的新方法.

采用基于Morozov偏差原理的后验策略来选择最优正则参量, 并采用此方法对单峰和多峰分布颗粒系的模拟电场自相关函数进行了反演, 结果表明, 对于单峰颗粒体系, 当电场自相关函数的扰动误差小于0.05时, 反演得到的峰值准确, 当电场自相关函数的扰动误差大于0.05时, 反演得到的峰值偏离所模拟的颗粒粒径.正则参量初始值在0.000 02～2范围内, 在反演所得的峰值准确的基础上, 正则参量初始值越小, 反演得到的分布宽度越窄.收敛误差在0.000 05～50范围内, 在保持反演结果稳定的基础上, 收敛误差取值越大, 反演得到的分布宽度越窄.对于多峰颗粒体系, 当颗粒系中的颗粒粒径差别较小时, 峰值向平均值偏移, 当颗粒系中的颗粒粒径差别较大时, 小颗粒粒径分布以噪音的形式出现.

利用激光衍射对液体表面张力和毛细波波速与温度的关系进行了研究.当激光斜入射到毛细波上, 观察到稳定的、清晰的衍射图样, 运用光栅衍射理论对该实验现象进行了分析, 测量了不同温度下蒸馏水的表面张力和毛细波波速, 用最小二乘法对实验数据进行拟合, 给出了表面张力和毛细波波速与温度的解析关系, 发现表面张力和毛细波波速随着温度的增加而减小, 并和温度呈近似线性关系.根据其机理, 建立了激光衍射法实时的和非接触的测量不同温度下液体表面张力和毛细波波速的方法.

基于广义斯托克斯参量, 推导出了部分相干部分偏振高斯谢尔模型(GSM)电磁束通过光阑透镜后交叉谱密度矩阵、光强、偏振度、偏振椭圆的方位角及椭偏角的解析表达式, 并用以研究菲涅耳数、自相关和互相关长度以及束腰宽度对焦移和偏振特性的影响。对主要数值计算结果做了物理解释。

基于相干性和偏振性统一理论, 采用Rytov相位结构函数平方近似推导出了部分相干电磁平顶光束在湍流大气中传输的偏振度、相干度和光谱强度公式, 并研究了湍流对其传输特性的影响.研究表明, 偏振度和相干度与源光谱的带宽无关.大气湍流使得不同阶数的部分相干电磁平顶光束的偏振度经长程传输后均趋于其初始值.大气湍流使得部分相干电磁平顶光束与电磁高斯-谢尔模型光束相干度的差别减小, 并导致相干度的振荡和相位奇异现象消失.大气湍流使得相干性较好的部分相干电磁平顶光束的光谱跃变现象消失.

采用复q参量法对脉冲厄米高斯光束在自由空间中的传输进行了分析.在振幅0阶和位相一阶近似条件下,得到其传播过程中载波位相近似公式.运用数值方法和近似公式进行对比研究,发现在脉宽大于5 fs或在远场情况下,两者符合较好.采用近似办法,分别研究了厄米函数阶次、束宽与位置对载波相位的影响.研究表明,在光轴上远场,载波相位趋近于－m+n+1π/2,其变化快慢与厄米函数阶次m+n+1成正比; 束腰宽度越大,则载波相位变化越慢; 另外,离光轴距离越远,其导致的载波相位越大,且最大位置都出现在z=ZRω0/3处.

针对光电探测时仅用强度来处理信息的局限性, 通过理论分析, 提出一种利用脉冲激光反射、散射偏振态时间、空间相关检测的方法, 可以克服由于强度差过小带来的目标检测上的困难.利用分析结论, 通过计算偏振分布密度函数(Stokes矢量的概率密度函数), 进一步讨论了偏振传递函数的特性, 用于识别目标, 并给出了计算实例.

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.

针对像素不匹配的数字全息存储器中出现的莫尔条纹现象, 提出了利用莫尔条纹进行全息存储光路精确调整来实现像素匹配的方法.通过对CCD像面图像中莫尔条纹的周期和角度进行分析, 得到光学系统需要的精确调整参数.实验中, 实现了空间光调制器和光电耦合器阵列512×512像素的1∶1像素匹配,该方法能提高读取速度并降低误码率.

在确保较高分辩率的前提下, 提出了一种相位拼接技术以解决数字全息技术中扩大测量面积的瓶颈问题.在全息数字图记录过程中, 确保相邻子孔径间具有重叠区域; 拼接中采用相关算法确定重叠区域, 并利用再现像重叠区域具有相同信息的特点使用最小二乘方法消除由于孔径的移动所产生的倾斜误差; 相关计算和最小二乘反复迭代把相邻再现像精确统一到一个坐标系下, 从而实现测量面积的扩展.以平面物体的测量为例建立了数字全息相位拼接技术的理论模型, 完成了对相位物体的2×2拼接模拟, 并在对标准相位板2×2的拼接实验中获得了较好的拼接效果.

介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构、工作时序和驱动系统, 采用将存储区内相同像素在不同曝光时间的感应电荷叠加, 实现了行间转移面阵CCD的时间延时和积分工作方式; 采用Fast Dump Gate(FDG)功能快速清除电荷而只保留3行CCD信号以提高帧频, 克服面阵帧周期长的缺点, 实现三线阵工作方式, 最终实现了三线阵的时间延时和积分成像工作方式.实验结果表明, 此实现方式是可行的, 最大帧频可达54.3 fps, 控制曝光时间的方式灵活, 而且能使CCD输出信号的幅度成倍的增加.

平行摄像机阵列移位法是一种摄像机阵列获取三维场景的视差图像的新方法.该方法在平行摄像机阵列法的基础上, 将获取的视差图像进行平移处理, 获得了立体显示所需的具有正、负水平视差的视差图像, 且这些视差图像没有楔形失真和垂直视差.该方法集中了会聚摄像机阵列法和平行摄像机阵列法两种常规方法各自的优点并摒弃了其缺点.实验证实, 所获取的视差图像在光栅式自由立体显示器上得到了三维场景的清晰逼真再现显示效果.

提出了一种非接触内窥式微面形貌探测镜, 分析了其光学系统的装配误差对实际成像位置的影响.利用几何光学原理, 计算了三种装配误差与实际成像位移之间的关系.给出了满足CCD成像分辨率要求的位置调整范围, 推导出透镜的装配误差范围, 达到成像清晰、系统分辨率高的目的.

提出一种分层位平面匹配的快速全局运动估计算法.算法充分利用多分辨率思想, 在每一层选用不同位平面进行匹配以找到运动矢量; 利用层内块运动的空间相关性和层间矢量传递性, 来自适应地选择搜索起始点; 同时设定阈值, 对运动矢量满足准确度的子块, 直接结束搜索; 将所得到的各子块的运动矢量作为集合, 根据其统计规律, 找到出现概率最大的样本作为正确的全局运动矢量.实验表明, 该算法计算速度快, 且与块匹配全搜索相比, 其误差小于半个像素, 能够达到快速准确进行全局运动估计的能力.

分析了CCD获取的图像光照不均蜕化产生原因.针对光照不均蜕化的印刷电路板图像的具体情况,用同态滤波器在频域空间进行滤波而增强图像,从而改善图像的目标与背景对比度.讨论了最大类间方差法,给出了其优点.为了更好的分割图像,在此基础上,考虑两类间距与各类内聚性对图像分割的不同影响,提出了一种改进的最大类间方差法.最后对光照不均蜕化的PCB光电图像用不同方法进行了实验,结果表明改进方法能更好地分割图像.

为了克服冗余性的Contourlet变换不利于图像压缩的缺陷,提出了噪声修整的Contourlet变换结构,或称为NS-Contourlet.该结构通过迭代的方式减少了量化后的非零系数数量,并且提高了非零系数的逼近能力.设计了一种可采用提升小波实现的拉普拉斯金字塔变换,有效地提高了Contourlet中拉普拉斯金字塔变换部分的速度.提出的NS-Contourlet结构结合EBCOT编码器实现了一种图像压缩算法,并且通过实验验证了该算法的有效性.尤其当低码率压缩(小于0.2 bpp)或者待压缩图像呈现直线纹理特征时,提出算法在主观视觉质量和PSNR指标上均优于JPEG2000,平均PSNR值提高了0.1～0.5 dB.

提出了一种基于分层树型结构正交匹配追踪算法的快速图像去噪方法.通过选择高斯函数和墨西哥草帽小波母函数构建混合冗余字典,采用分层树状结构表示字典,结合构正交匹配追踪算法,实现图像稀疏表示,提高了图像表示的稀疏性,降低了算法的复杂度.依据噪音能量阈值,通过多次迭代达到图像去噪的目的.实验结果表明,在相同的噪音水平下,该迭代去噪算法取得了较高的较好的PSNR,获得更好的视觉效果.

针对红外成像制导跟踪系统工程应用的实际要求,对红外焦平面阵列工作在大动态范围条件下的非均匀性校正算法进行了深入研究,依据函数插值原理,导出了三次样条插值非均匀性校正算法.用模拟的非均匀性图像和实际的红外图像对算法进行了校验.结果表明该算法具有动态范围大、校正准确度高的优点,可对红外焦平面阵列实现非均匀性和非线性双重校正效果.

提出一种基于图象序列对应概率累积的基础矩阵求解算法.该算法基于序列对应概率累积求最大熵点的对应概率累积分布图,采用RANSAC思想和加权最小二乘法拟合极线,通过统计分类器求解极点并消除出格极线,并利用所求的对应极线和极点,采用一种参量化方法求解F矩阵.该算法工程实现容易,对输入的源图象没有苛刻的要求,可以基于随机拍摄的图象序列方便地求解F矩阵.

提出了基于偏最小二乘法回归的超分辨率复原算法.介绍了偏最小二乘法回归算法的原理,研究和分析了基于偏最小二乘法回归的超分辨率复原算法.将高低分辨率图像块的高频信息和中频信息作为其特征,并采用分块重叠的方法解决了复原时存在的方块效应.通过对亚洲人脸和欧美人脸的实验结果表明,提出的方法无论是对亚洲人脸还是欧美人脸都能取得较好的复原效果,并且在放大倍数较大的情况下,复原的效果仍然显著.

为了稳定跟踪导弹末制导阶段的红外目标,提出了一种基于尺度不变特征变换的红外目标跟踪算法.尺度不变性特征变换所提取的图像纹理特征具有尺度和旋转不变性,跟踪算法分别提取目标模板和待跟踪图像的尺度不变特征变换特征.根据最小欧氏距离准则提取目标模板与待跟踪图像间相匹配的尺度不变特征变换特征点对,利用该特征点对拟合反映两图像间映射关系的仿射模型,并据此估计目标中心位置及调整目标模板尺寸.仿真结果表明,跟踪算法能够较好地实现在导弹末制导阶段对红外地面杂波背景下目标的稳定跟踪,其跟踪准确度和稳定度优于传统方法.

针对光学遥感影像中常见的云层遮挡问题提出了一种去除云层的处理方法,采用直方图规定化来减小原始影像与替换影像间的灰度差异,采用特征点提取、整体松弛匹配以及小面元三角网纠正方法,解决了原始影像与替换影像之间的配准、纠正问题,同时利用羽化处理技术保证了拼接线附近影像灰度的平滑变化.试验结果表明：利用同一区域、不同时相、不同传感器平台的遥感影像来替换原始影像中的云层遮挡区域,可以有效解决遥感影像中的云层遮挡问题.<英文简介>A Method of Eliminating Clouds Covering in Remote Sensing Imagery