针对现有滤波方法无法克服CCD光斑信号的噪声去除和特征保持之间的矛盾，由图像噪声引起的随机误差成为影响光斑定位精度主要因素的问题，提出了用属性距离加权平均(ADWA)方法对光斑图像进行滤波处理的方案。根据含噪信号的属性分离信号和噪声，通过增加属性的方式来进一步缓解噪声去除与信号特征保持之间的矛盾。实验结果表明，在基于位置、幅值的二元属性距离加权平均(2-ADWA/LV)的基础上，引入“梯度”属性构成3-ADWA/LVG后对光斑信号进行滤波处理，能将光斑定位精度提高20%以上，使定位结果标准差减小到0.024 pixel。实验表明，用ADWA对光斑信号滤波，可通过挖掘和引入新的属性来进一步去除光斑信号噪声同时增强信号特征保持效果，从而为提高光斑的亚像素定位精度提供一条有效途径。

纺织纤维的光散射特性在纺织材料微观结构、光学性质以及无损检测中至关重要。利用纺织纤维各向异性的结构特点改进现有的角谱展开法，得到纺织纤维对倾斜入射平面波的散射以及表征其光散射特性的Mueller矩阵。采用蒙特卡罗算法模拟了平行棉纤维束对倾斜入射偏振光的多次散射，并对其计算结果进行了实验验证。结果表明理论计算和实验测量的散射光斑在形状特征、光强分布上均一致，从而验证了蒙特卡洛方法模拟纺织纤维光散射的正确性。结果同时也表明蒙特卡罗方法在纺织材料光传播特性的理论研究中具有重要的指导意义。

提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的结构模型，并对其声压相移灵敏度的响应特性进行了研究.通过对空气腔芯轴型光纤水听器的基本原理和结构进行分析，得出光纤与弹性筒作用的相互关系;建立了动力学等效模型，得出带空气腔芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度表达式以及频率特性的理论模型;利用有限元方法，得到芯轴型光纤水听器的响应模型.根据提出的结构和确定的参量制作出相应的探头，经过试验测试，其3 dB带宽约为30 kHz，测试结果验证了提出的理论模型与有限元模型的正确性.

声压相移灵敏度是光纤水听器的重要指标之一,提高灵敏度是光纤水听器设计的基本原则。应用正交设计方法对光纤水听器声压灵敏度指标进行优化设计,提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的三维声压相移灵敏度理论模型,对其灵敏度特性进行了研究。根据提出的结构,制作了探头。通过试验测试,理论模型符合实际测试结果,并且通过极差分析方法得到各种因素对于光纤水听器灵敏度的影响程度,进而得到了优化设计方案。

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。

以单色标量波衍射理论为基础，研究了均匀平面波从不同角度入射小孔阵列的衍射特性。运用单孔衍射理论，同时考虑相邻小孔间衍射光强的相互影响，建立了小孔阵列衍射的理论模型和光强分布的数值积分式，小孔为硬边小孔。利用Matlab对500 nm波长的平面波入射微小方孔阵列衍射图样进行了计算机仿真，得到了不同几何参量下平面波从不同角度入射时的衍射图样的一维和二维光强分布图，并将仿真结果用于微型数字式太阳敏感器的光学系统中的结构参量设计和图像处理中的参量确定。太阳敏感器的成像实验结果表明，小孔阵列衍射光强分布图的仿真结果正确、太阳敏感器光学系统参量设计合理。小孔阵列衍射理论为太阳敏感器的光学系统设计和图像处理提供了可靠的理论基础。

在多路CCD成像结构中,由于影响各路成像参量不一致的因素较多,常规校正方法变得复杂和困难。在分析多路CCD成像机理的基础上,提出了一种利用小波变换的多路CCD成像非一致性动态校正新方法,即在分析同一目标成像中异路图像像元特性差异的基础上,利用小波变换构筑校正因子对后续的CCD捕获图像进行校正。为满足实时校正的需要,研究了动态条件下成像校正的时效性,分析了不同小波的动态校正效率。实验结果表明,校正后同一目标异路图像相关值为0.9975,Symlet3小波在两路及多路成像校正中均具有较高效率;在多路成像中,Symlet系列小波相对于其它类型小波校正效率相对突出。此方法为多路CCD成像非一致性在线校正提供了有效的途径。

为有效检测出与棉纤维形态、颜色极其相似的异性纤维杂质,根据异性纤维与棉纤维近红外吸收特性的差别,提出近红外光谱成像方法检测皮棉异性纤维杂质.该方法分析近红外波段中异性纤维与棉纤维吸收特性差异随波长变化规律,确定了区分棉纤维与多种异性纤维的最佳波段的范围,建立红外光谱成像系统,将异性纤维近红外吸收特性转化为近红外图像中异性纤维图像特征,利用自适应图像增强和二值化图像处理,从皮棉背景中提取异性纤维.实验结果表明,该方法获取?囊煨韵宋枷裉卣髅飨?检测结果与实际相符,此方法可有效识别皮棉中异性纤维杂质.