为解决多通道光谱图像数据成像过程中更换滤光片造成的几何畸变问题,研究了一种基于快速稳健特征(SURF)与最大子矩阵的多通道光谱图像配准方法。利用SURF算法提取了多通道光谱图像的特征,经过透视变换得到初步配准图像。针对配准后图像边缘出现零像素值无效区域的问题,提出了通过最大子矩阵检测图像中最大内接矩形的方法,去掉了无效边缘区域,最大化地保留了有效区域信息。对壁画的多通道成像数据进行了实验。结果表明,所提方法在图像尺度与亮度变化方面具有更好的稳健性,能够避免其他配准方法中无效区域对后续光谱重建与颜色复原的影响,在配准精度、信息最大化保留、时间效率方面也具有更好的性能。

针对传统方法重建光谱反射率过程中未考虑多光谱训练数据维度高、冗余大的特点, 导致重建精度低、重建模型学习能力和泛化能力较差的问题, 提出了多核支持向量回归的光谱反射率重建方法。首先综合全局、局部核函数的特点引入柯西核函数与多项式核函数的乘积作为多核核函数, 然后使用试凑法从训练样本中获取提高模型性能的参数。最后使用多核支持向量回归模型对测试样本进行反射率重建, 通过光谱误差及适应度等进行评价。实验结果表明: 与伪逆、单核支持向量回归法相比, 本文重建方法的光谱误差值降低了0.4~0.785, 决策系数提高了2.84~5.27%, 平均适应度系数值提高了2%~3%。本文方法在颜色复制中重建精度高、色差较小, 满足人眼视觉可容忍范围内。

基于对数正态(L-N)湍流信道模型, 研究了LDPC编码大气光通信多输入多输出(FSO-MIMO)系统迭代检测算法。分析了内迭代与外迭代次数对系统性能及计算复杂度的影响, 并针对PDA检测算法复杂度高的问题, 提出了一种基于反馈阈值的M-PDA迭代检测算法。改进的算法利用译码输出的比特先验信息对发送比特进行分类, 从而降低检测复杂度, 并通过选取合适的阈值, 可以获得更好的检测性能。仿真结果表明, 实验时需要综合考虑计算复杂度和性能, 选取合适的内外迭代次数, 仿真条件下, 误码率为10-5、反馈阈值为0.7时, 可以获得0.15dB的性能增益。

为了抑制大气湍流对大气光通信系统性能的影响，将低密度奇偶校验（LDPC）码与多输入多输出技术结合，推导了最大比合并、等增益合并和选择合并三种合并方式下单输入多输出(SIMO)系统译码初始化计算公式，并比较了系统误码性能。仿真结果表明，基于LDPC编码的大气光通信SIMO系统误码性能优于SISO系统；不同的方式下SIMO系统的误码性能不同， 信噪比一定时，最大比合并方式的系统误码率最低，等增益合并方式次之；在发射天线数一定时，随着接收天线数增加，系统误码率降低，对大气光通信的系统设计与理论研究具有一定的指导意义。

针对部分QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验)码存在秩亏的问题，研究了一种满秩QC-LDPC码的构造方法，这种方法在降低编码复杂度的同时，还减少了短环数量。针对BP(置信传播)译码算法复杂度高的问题，提出了一种改进的BP译码算法，选择变量节点对数似然比值判决门限T=5.3和校验节点选择的边数q=3，在不同强度弱湍流条件下还能在一定程度上改善译码性能。研究表明，文章提出的LDPC码构造方法和译码算法在大气激光通信中具有一定的应用前景。

针对大气湍流易造成激光通信产生长突发错误的问题，研究了低密度奇偶校验(LDPC)编码结合信道交织的差错控制方案。以交织距离作为适应度函数，提出了一种基于遗传算法的交织器设计方案。分析几种交织方式的距离特性表明所设计交织器较分组交织、随机交织和混沌交织具有明显的性能优势。误码率仿真结果也表明，在弱湍流条件下，当误码率为10-5时，基于遗传算法的交织器较Logistic映射混沌交织器具有0.5 dB的性能优势，而与随机交织器相比，更有0.87 dB的性能优势。故该交织器设计方案在大气激光通信中将具有一定的应用价值。