本文研究了引力波望远镜的装调误差对望远镜的TTL（tilt-to-length，角度抖动与光程读出之间的）耦合噪声的影响。保持其他参量不变，仅对引力波望远镜中的某项装调公差进行赋值，仿真分析引力波望远镜中的某项装调公差对出瞳位置变化的影响，进而计算出激光干涉信号经过全玻璃激光干涉仪最终在四象限光电探测器上进行干涉时，由于引力波望远镜的装调公差的存在导致的TTL耦合噪声的变化情况。通过对比发现，引力波望远镜的主镜与次镜的距离公差，对引力波望远镜的TTL耦合噪声的影响大于其他光学元件之间的距离公差对TTL耦合噪声的影响。主镜和次镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化与次镜和三镜之间的距离公差、三镜和四镜之间的距离公差导致的TTL耦合噪声的变化符号相反；光阑和主镜之间的距离装调公差对TTL耦合噪声的变化影响很小，可以忽略不计。各个光学元件的距离装调公差导致的TTL耦合噪声的变化量与抖动角度之间呈抛物线规律分布。在装调空间引力波望远镜时，应着重控制主镜与次镜之间的距离误差。并且可以使用次镜和三镜之间的距离装调误差、三镜和四镜之间的距离装调误差导致的TTL耦合噪声来抵消由装调主镜和次镜之间的距离误差导致的TTL耦合噪声。

首先，利用有限元分析方法，仿真模拟了石英音叉的应力和表面电荷分布，设计并加工了一种T字头石英音叉。经过实测，此T字头石英音叉的共振频率为8930.93 Hz，Q值为11164，叉指间距为1.73 mm，与目前广泛应用的商用石英音叉相比，T字头石英音叉的共振频率降低了73%，品质因数提高了22%。然后，通过测量水汽对其传感性能进行验证，发现相比于商用石英音叉，基于T字头石英音叉的石英增强光声光谱（QEPAS）系统信噪比提升了60.65%。最后，给出了石英音叉下一步优化的方向。

为增强红外与可见光图像融合可视性, 克服红外与可见光图像融合结果中细节丢失、 目标不显著和对比度低等问题, 提出一种基于二尺度分解和显著性提取的红外与可见光图像融合方法。 首先, 以人类视觉感知理论为基础, 针对人眼对图像不同区域敏感性不同特性, 在跨模态融合任务中需要对源图像进行不同层次分解, 避免高频分量和低频分量混合减少光晕效应, 采用二尺度分解方法对源红外与可见光图像进行分解, 分别获取各自的基本层和细节层, 该分解方法能够很好的表达图像并具有很好的实时性; 然后, 针对基本层的融合提出一种基于视觉显著图(VSM)的加权平均融合规则, VSM方法能够很好提取源图像中的显著结构和目标。 采用基于VSM的加权平均融合规则对基本层融合, 能够有效避免直接使用加权平均策略而导致对比度损失, 使融合图像可视性更好; 针对细节层的融合, 采用Kirsch算子对源图像分别提取得到显著图, 然后通过VGG-19网络对显著图进行特征提取获取权值图, 并与细节层进行融合, 得到融合的细节层; Kirsch算子能在八个方向上快速提取图像边缘, 显著图中将包含更多边缘信息和更少噪声, 且VGG-19网络能够提取到图像更深层特征信息, 获取的权值图中将包含更多有用信息; 最后, 将融合后的基本层和细节层图像进行叠加, 获取最终融合结果。 在实验部分, 选取了四组典型的红外与可见光图像来进行测试, 并与其他六种目前主流方法进行对比。 结果表明, 该方法在主观质量上具有高对比度、 目标突出、 细节信息丰富和图像边缘特征保持较好等优势。 在信息熵、 互信息、 标准差、 多尺度结构相似度测量和差异相关和等客观指标上也展现出比较好的结果。

The performance of an optical system with sensitive line-of-sight (LOS) is influenced by rotational vibration. In view of this, a design methodology is proposed for a passive vibration isolation system in an optical system with sensitive LOS. Rotational vibration is attributed to two sources: transmitted from the mounting base and generated by modal coupling. Therefore, the elimination of the rotational vibration caused by coupling becomes an important part of the design of the isolation system. Additionally, the decoupling conditions of the system can be obtained. When the system is totally decoupled, the vibration on each degree of freedom (DOF) can be analyzed independently. Therefore, the stiffness and damping coefficient on each DOF could be obtained by limiting the vibration transmissibility, in accordance to actual requirements. The design of a vibration isolation system must be restricted by the size and shape of the payload and the installation space, and the layout constrains are thus also discussed.

雨天会大幅度降低图像质量, 对图像的后续处理产生阻碍。为了实现含雨图像的雨滴去除, 提出一种基于条件生成对抗网络的单图像去雨滴方法。该方法采用条件生成对抗网络（CGAN)基本架构, 以雨滴图像作为附加条件信息, 并且添加Lipschitz约束条件;采用条件对抗损失、内容损失以及感知损失相结合的方式来训练网络模型, 以修复有雨滴的区域, 并重建图像。实验结果表明, 提出的方法相较于现有算法雨滴去除效果更好, 并且在保证雨滴去除效果的基础上避免图像模糊。

针对视觉测量中的点云配准问题, 提出一种基于电磁追踪系统的点云配准方法。首先, 搭建测量和配准系统, 采用基于平面的坐标系转换方法获得世界坐标系与发射器坐标系之间的转换关系。其次, 利用发射器和接收器之间准确的位姿信息, 获得发射器坐标系和接收器坐标系之间的转换关系。最后, 以发射器坐标系作为中间坐标系, 将获取的点云由世界坐标系转换到接收器坐标系下, 实现点云的粗配准, 进而采用ICP方法实现精配准。对不同深度的平面进行测量配准实验, 并使用石膏像对配准效果进行验证。实验结果表明: 粗配准后平面的配准误差在0.40 mm以下, 精配准后平面的配准误差在0.04 mm以下; 经过粗配准后的石膏像, 采用ICP方法进行精配准时其误差能够快速收敛, 且精配准后视觉效果良好。

The detection mission of gravitational waves in space is that the accuracy of the long-baseline intersatellite laser interferometry on the million-kilometer order needs to reach the order of 8 pm/ Hz . Among all noise sources that affect the interferometry accuracy, tilt-to-length (TTL) coupling noise is the second largest source of noise after shot noise. This paper focuses on studying the contribution of TTL coupling noise of the telescope system in the intersatellite scientific interferometer. By referring to the laser interferometer space antenna (LISA)’s noise budget, TTL coupling noise is required to be within ±25 μm/rad (±300 μrad). Therefore, this paper focuses on studying both the mechanism of TTL coupling noise due to the noise sources of the telescope and the method of suppressing the TTL noise, which can lay a foundation for noise distribution and the development of engineering prototypes in subsequent tasks.

本文提出了一种全玻璃材料的光纤耦合器以实现高精度, 高稳定的干涉测量。首先, 介绍了干涉测量系统的工作原理以及光纤耦合器的系统设计, 然后通过理论分析选取了非球面透镜, 并根据具体的透镜参数进行了数值分析以及软件分析。接着进行了光束参数匹配度以及光束矢量匹配度的容差分析以及结构的热分析。最后结合理论分析以及精密的装调手段完成了光纤耦合器的制作。实验结果表明: 光斑尺寸相对于仿真结果的误差约为34%, 两光斑尺寸差异为09%, 偏心距离低于40 μm, 夹角约为60 μrad, 基本满足干涉测量系统的使用要求。