针对GaN 基光电阴极激活过程中Cs-O 交替存在的光电流的增幅问题，本文主要比较了GaN和GaAs 材料性质、表面结构以及激活过程中光电阴极的光电流。发现GaN 的熔点高于GaAs，在制备GaN基光电阴极时则需要更高的热清洗温度；如果用双偶极子模型描述GaN(1000)和GaAs(100)表面的光电发射机理，GaN(1000)表面Cs 原子与O 原子形成第二偶极矩O-Cs，几乎“平躺”在表面，对光电发射贡献不大；GaAs(100)表面Cs 原子与O 原子形成第二偶极矩O-Cs 几乎“垂直”于表面，降低了表面功函数，对光电发射贡献很大；Cs-O 激活过程中，对于GaAs 光电阴极，Cs、O交替过程形成的光电流与单纯Cs 激活时的光电流相比，有几倍甚至上百倍的增长；GaN 只提高了20%左右。通过第一性原理计算，与现在的GaN 基（1000）面相比，GaN 基的(1120)和(1010)面是极具潜力的光电发射面；预计闪锌矿GaN 基（100）面会取得更好的结果。

针对红外成像导引头在复杂干扰背景条件下难以获取动态性能指标的问题，分析了红外成像导引头动态性能参数体系，基于红外图像注入技术设计开发了动态指标测试系统。该系统能够模拟典型的红外目标和干扰信号，并对导引头输出信号进行采集、处理和分析，最后给出动态性能测试结果。通过对某型号红外成像导引头的测试和验证，证明了该系统工作高效、稳定，为红外成像导引头的动态性能测试提供了有效的方法和手段。

由于高精度位移传感器体积大、价格高，系统传递函数复杂难以辨识等因素，目前对于压电驱动的FSM 大多通过前馈补偿的方法进行开环控制。为了实现对一种新型三支撑三维FSM 的反馈控制，本文基于电阻应变片构建了反馈信号进行采集的系统，先用电阻应变片采集压电陶瓷得输出位移，然后通过标定系统将其转化为反射镜的偏转角度。并在此基础上，对系统的开环传递函数进行了辨识，得到了一个七阶的传递函数。实验证明，反馈信号采集系统能够兼顾体积和精度，所获得的传递函数能够较好地拟合该系统的动态特性，为后续控制算法的设计实现奠定了很好的基础。

针对中微子和宇宙射线探测用的大尺寸K₂CsSb 光电阴极，本文首先利用光学导纳矩阵法，推导了适用于多层膜的K₂CsSb 光电阴极理论模型。通过该模型对K₂CsSb 光电阴极生长提出了增透层蒸镀、底K 蒸镀、K/Sb 同蒸、进Cs 蒸镀4 个阶段的制备方法，在对各个阶段的反射率变化进行的理论仿真后，发现K₂CsSb 厚度远低于KSb 厚度，整个阴极结构应该为K₂CsSb/K₃Sb/增透层/玻璃的4 层结构；仿真计算结果表明，利用该制备方法获得的K₂CsSb 光电阴极厚度约为40 nm。实验中，由于K 与Sb 同时蒸镀时采用了不同的蒸镀比例会导致截然不同的反射率曲线走势，从而影响到K₂CsSb 的量子效率差异。

主要论述了一种基于引导滤波器图像分层的高动态范围红外图像增强算法，通过引导滤波器将原始红外图像分解成基本层和细节层，再对它们分别采用相应的γ 变换进行压缩，最后按照一定比例将两部分重新合成，从而在保留图像细节的同时有效地使红外场景得到高动态灰度显示。引导滤波器不依赖于滤波半径与图像灰度值范围，执行效率更高，计算速度更快；另外，引导滤波器是局部线性模型，边缘保持特性更好，能克服其他滤波器在图像灰度变化比较剧烈的边缘易出现梯度翻转，造成图像出现“伪边缘”的缺陷。实验结果表明，通过本算法增强后的红外图像，不论是人眼的主观评价还是客观评价，都具有较强的细节增强能力和较佳的视觉表现，且具有实时处理的前景。

运动模糊图像的盲复原一直以来都是一个极具挑战的问题。为了能够准确地估计出运动模糊核（Motion Blur Kernel：MBK），进而得到高质量的复原图像，提出了一种基于正则化技术的多约束运动模糊图像盲复原方法。首先，为了能够准确地提取出图像中的大尺度边缘，提出了一种基于梯度选择的稀疏图像平滑方法；然后，在MBK 的估计阶段，根据运动模糊核的内在特性，提出了一种多约束的正则化模型，同时结合提取的大尺度图像边缘，实现了对MBK 的准确估计；最后，采用了半二次性的变量分裂策略对在模糊核估计阶段所提出的多约束正则化模型进行最优化求解，能够在准确估计MBK 的同时得到高质量的复原图像。分别在人造的模糊图像和真实的模糊图像上进行了大量的实验，实验结果表明：提出的方法较近几年的一些代表性的较为成功的运动模糊图像盲复原方法相比，在主观的视觉效果和客观评价指标两方面都具有明显的改进。

二维主成分方法计算时间少，降维效果好，被成功应用到高光谱图像降维中。基于二维主成分方法，为挖掘高光谱图像的非线性信息，实现了分段行-列核2DPCA 方法的降维，并对比分析了行-列2DPCA 方法、分段行-列2DPCA 方法和行-列核2DPCA 方法的降维效果。利用相关性将高光谱图像划分为5 个子空间，通过转换数据结构来实现行和列的核2DPCA 变换，最后将行和列结果进行融合得到降维结果。降维结果表明，在较高信息保持率情况下，分段行-列核2DPCA 方法具有最高的图像清晰度和边缘强度。不同地物像元像素折线图表明，分段行-列核2DPCA 方法能更好地区分不同地物，可以很好地应用于地物分类和目标识别。

卫星图像的准确分割与识别在**、环境、民生方面都有着重要的研究意义与价值。传统的区域分割算法如分水岭算法、k-means 算法等在错综复杂的卫星图像中表现不佳，且不能同时给出区域的类别。为解决上述问题，本文提出一种结合CNN 与分水岭算法的图像区域分割方法。该方法首先使用人工标记的区域图像训练CNN（卷积神经网络）分类器，且使其具有旋转不变性及平移不变性，从而能适应不同状态下的图像分类。然后用分水岭算法对图像进行区域粗粒度的聚类，针对分割出的每一个候选区域，使用CNN 分类器对其迭代打分，最后得到分割区域并给出识别结果。实验结果表明，该方法较传统方法有更好效果。

夜间低照度背景下，为了实现水炮对海面可疑目标的精确驱离，需要对水炮发射的射流轨迹进行提取。通过红外热像仪返回的红外图像中，射流轨迹、空气、海水、驱离目标等灰度信息互相干扰，因此在提取射流轨迹曲线前需要对图像进行基于频域分析的预处理滤波。对灰度图像逐行扫描并标记高频中心点，连接标记的相邻点成独立曲线，可以得到较为平滑的射流轨迹曲线与干扰曲线集合。对得到的曲线集合进行基于位置、方位角、轨迹长度、凹凸性、灰度等特征的筛选，确定满足射流轨迹特征的曲线并分析轨迹落点。实验结果表明，使用该图像处理方法提取射流轨迹的实时性和准确性都较为理想。

为了在一定程度上为后续图像处理提供更为有效的信息，针对红外与可见光图像融合，提出了一种改进的算法。NSCT 用于分解红外图像和可见光图像，采用像素特征能量加权融合规则和邻域方差特征信息融合规则得到其低频和高频系数，最后通过逆NSCT 进行图像重构得到融合图像。优化后的算法在融合图像清晰度上比Contourlet 算法提高了2.22%，在图像信息丰富程度上提高近3.1%。实验结果表明，该算法可以有效地提高图像融合质量。

研究表明跌倒是我国老年人伤害的主要原因，而且超过一半的跌倒发生在家中。如果我们能及时发现老人跌倒并进行有效处理，就会降低跌倒对老人的伤害。因此为了检测老年人室内跌倒行为，本文从低分辨率的红外图像中，提取出4 种对跌倒敏感的特征，同时使用K 近邻算法进行分类来判断是否发生跌倒。另外，本文还设计了一套基于该算法的老年人跌倒检测系统，它具有保护隐私、准确度高、安装方便的优点。最后通过实验测试表明该跌倒检测算法的准确率高达91.25%。

针对电力设备红外图像包含大量的噪声，且设备边缘较为模糊，传统图像分割方法无法有效提取红外图像中电力设备等问题，提出一种基于密度相似因子的电力设备红外图像分割方法。首先，对获取的电力设备红外图像分别进行R、G、B 三通道光照不均匀性校正，其次，转换至Lab 彩色空间并构造待分割的特征空间信息点集，然后采用最小距离原则分配信息点到最邻近的聚类中心，再通过平均连接代价和k-距离邻域的平均连接代价，计算出信息点的密度相似因子，最终实现电力设备红外图像滤除噪声分割。通过与K 均值和模糊c 均值对实际绝缘子红外图像的分割实验定量对比，实验结果表明，本文所提方法具有噪声滤除能力，改善了分割效果。

随着涂层及薄膜材料的广泛应用，工业界对膜厚的测量与质量控制提出了更高的要求，膜层厚度测试变得尤为重要。针对目前检测方法的不足，介绍了一种激光扫描红外热波测量膜厚的方法。采用“温度波线行波法”分析，使长时间激光扫描样品表面温度场函数简化。基于此，得出激光扫描样品表面的温度时间曲线可以转化为相对应的温度空间曲线与扫描速度的乘积，从而可以把样品表面的温度时间曲线转化为样品表面的温度空间曲线。通过温度空间曲线与理论公式曲线进行拟合，即可测量出膜层的厚度，最后通过自主研发的激光扫描红外热波成像设备对50～350 μm 膜层厚度进行了测量，重复性好且测量精度在5%以内。