多光谱辐射测温技术获取真实温度时, 目标发射率信息是温度求解的关键。 一般解决的方法是基于发射率与波长或温度之间的函数关系建立发射率假设模型。 然而, 当假设模型与实际情况存在偏差时, 会造成较大的温度测量误差。 因此, 消除目标未知发射率的干扰, 减少对发射率模型的依赖, 增加测温算法的通用性, 是多光谱辐射测温技术亟需解决的难题。 提出了改进的粒子群与遗传混合优化算法（HPSOGA）, 算法的核心思想是将多波长辐射测温问题转化为约束优化问题。 首先根据约束条件所设置的范围, 在可行域内生成若干个群, 每个种群对应一组满足条件的光谱发射率, 然后通过HPSOGA算法不断地进化、 迭代操作, 最终寻得最优适应度值的对应解。 该算法实现了在不需要假设发射率模型的情况下, 同时反演出目标的光谱发射率和真实温度。 通过对六种典型的发射率模型进行仿真, 验证了新算法对不同分布趋势的光谱发射率反演的适应性。 结果表明, 在真温800和900 K的情况下, 反演温度的平均相对误差小于0.73%。 最后, 将该算法应用于火箭发动机羽焰温度测量数据的处理。 结果表明, 当设计温度为2 490 K时, 反演温度的相对误差均小于0.65%。 仿真与实验均表明, 新算法可求解出满足一定精度要求的发射率和真温。 因此, 提出的HPSOGA算法是可靠的、 有效的, 为多光谱辐射测温技术测量目标真实温度提供了一种新的思路。

图像去雾是计算机视觉的重要研究方向之一。传统图像去雾算法存在去雾不彻底、去雾图像对比度低、halo效应、色彩失真等问题。针对上述问题, 提出了一种改进的非局部先验的图像去雾算法。该算法使用基于中智学的模糊C均值聚类算法和一种混合暗通道先验的透射率优化方法, 改进了传统非局部先验的图像去雾算法在大气光估计、雾线定位和透射率优化过程中存在的问题。结果表明, 与几种常用的图像去雾算法相比, 提出的算法在去雾图像的大气光估计、客观分析和主观分析等方面均有一定的优势。

利用傅里叶红外光谱仪在温度范围为573~953 K、波长范围为3~20 μm下测量Ti-6Al-4V合金在0°~84°下的方向光谱发射率,并系统研究了方向变化对其光谱发射率的影响。实验结果表明,在波长小于10.3 μm的短波处,Ti-6Al-4V合金发射率在0°~84°下随角度变化呈现出类似绝缘体的特性,而在大于10.3 μm的长波处,其变化呈现出类似金属的特性。该合金的光谱发射率在573~773 K范围内随温度的升高而增大,并且在0°~70°与80°~84°内随波长变化趋势相反。当Ti-6Al-4V合金氧化后,其发射率在60°时达到最大值且非金属特性在长波处随氧化时间增加越来越明显。由此可见,在不同测量角度下,温度、波长和氧化程度等因素对Ti-6Al-4V发射率的影响很大,该研究可以丰富Ti-6Al-4V合金的方向光谱发射率数据库,为辐射测温技术提供数据支持。

光谱发射率是一个重要的热物性参数, 在辐射测温、 热传输计算等领域有着广泛的应用。 钨作为一种重要的金属, 关于其光谱发射率的研究报道较少。 利用黑体炉、 傅里叶红外光谱仪、 加热装置和光学系统搭建了一套能量对比法光谱发射率测量装置, 该装置能够测量3～20 μm的光谱发射率, 测量装置的整体不确定度优于5%。 利用该装置测量了纯钨在4个温度点（573, 673, 773和873 K）的法向光谱发射率, 重点探讨了氧化、 温度、 波长和加热时间对纯钨光谱发射率的影响。 研究结果表明： 纯钨在表面未氧化的情况下, 光谱发射率在几个温度点的变化规律基本一致, 且数值相差较小, 而当其表面发生氧化后光谱发射率迅速增加, 在某些波长处出现了强烈的振荡。 表面未氧化时纯钨的光谱发射率受温度的影响较小, 随着温度的增加仅出现微小的增加, 但是当表面发生氧化后, 随温度的升高而迅速增大。 纯钨的光谱发射率整体上随着波长的增加而减小, 但是当表面发生氧化后, 由于表面氧化膜与钨金属基底发生干涉效应, 在4, 9, 12.5和16.5 μm处均出现了峰值。 在573和673 K, 纯钨的光谱发射率随着加热时间的增加无明显变化。 然而, 随着温度的升高, 在773和873 K时, 光谱发射率随着加热时间增加而增大, 在773 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较大, 因为在该温度点, 纯钨表面刚开始发生氧化, 氧化速率较大, 在873 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较为平缓, 并且随着加热时间的增长呈现稳定的趋势。 综上, 纯钨的光谱发射率在温度较低和表面未氧化时较为稳定。 随着温度的升高, 当表面发生氧化后, 光谱发射率迅速增大, 并且在多个波长位置出现了强烈的振荡。 由此可见, 纯钨光谱发射率受温度、 波长、 加热时间的影响较大, 在实际应用过程中, 特别是在辐射测温过程中, 如果把纯钨的光谱发射率看做常数将会带来较大的测量误差。 该研究将进一步丰富钨的光谱发射率数据, 并为其在科学研究和应用中提供数据支持。

利用自行研制的双向反射分布函数(BRDF)测量装置测量了可见光波段紫铜表面的面内光谱BRDF。分析了波长、入射天顶角、表面粗糙度等因素对测量结果的影响。结果表明: (1)BRDF随波长的变化主要受样品表面颜色的影响, 与入射和反射角度无关; (2)入射天顶角对测量结果有明显的影响, 主要归结于角度因子和反射强度随入射天顶角的变化; (3)粗糙度对测量结果也有明显的影响, 随着粗糙度的增加, 样品在镜面反射方向的反射减弱, 在其它方向的反射增强。另外, 分别采用不同的分布函数对测量结果进行了拟合, 结果表明, 采用Lorentz分布能够得到更好的拟合结果。

针对目前光谱特征峰识别定位技术识别率低、定位误差大、无法获得光谱线型函数等问题,提出了一种基于改进正弦余弦算法的光谱特征峰识别定位方法。该方法利用动态转换概率改进正弦余弦算法,将改进的正弦余弦算法与多种光谱线型(高斯、洛伦兹和Voigt)拟合方法相结合,通过迭代寻优计算,最终得到对应的光谱特征峰位置。该方法不仅能得到光谱特征峰的位置,而且可以得到光谱线型函数。实验证明,无论强峰、弱峰还是重叠峰,提出的基于改进正弦余弦算法的光谱特征峰识别定位方法在识别率、定位准确率、谱值拟合效果和对噪声的抑制能力等方面均有显著提高。

利用激光多纵模拍频频率与谐振腔色散系数的关系实现光纤的色散测量.测量系统采用可调光纤Fabry-Perot滤波器与光环行器构成窄带波长可调反射镜, 作为光纤激光器的后腔镜, 以光纤Sagnac干涉器作为前腔镜.将待测光纤置于谐振腔内, 用频谱分析仪测量激光器拍频频率随激光输出波长的变化, 得到待测光纤的色散系数.用该系统分别测量了色散补偿光纤和标准单模光纤的色散系数, 实验结果表明该方法能够满足通信光纤的色散测量要求.该系统测量速度快、成本低、结构简单, 具有良好的应用前景.