光子上转换是一种重要的非线性反斯托克斯发光现象, 在激光、显示、光伏、信息安全以及生物成像与诊疗等领域具有应用前景。与研究较多的有机分子三重态-三重态湮灭和稀土掺杂纳米颗粒上转换发光材料相比, 上转换量子点可以在宽光谱激发范围内实现上转换发光, 具有频谱吸收宽、发光效率高、近红外可吸收、能带可调、尺寸小以及稳定性高等特点, 引起了领域内的关注。本文介绍了上转换发光的种类及机理, 对近年来上转换发光量子点的研究进展进行了总结, 重点分析了基于激发态吸收的半导体双量子点的类型和设计原理, 探讨了上转换发光量子点在发光二极管(LED)、光电探测、生物标记、太阳能电池等方面的应用潜力, 特别是未来发展面临的挑战和前景。

烃源岩的可溶烃含量(S1)、 热解烃含量(S2)和总有机碳含量(TOC)是进行烃源岩研究和评价的重要指标, 以往主要通过实验室分析方法获得, 时效性得不到保证。 为了探讨野外快速测量这些指标的可行性, 采集了乌兹别克斯坦克孜勒库姆地块10件烃源岩样品, 运用地面ASD光谱仪和碳硫分析仪, 分别测定了样品的可见光-近红外-短波红外(Vis-NIR-SWIR)反射光谱和S1, S2和TOC含量参数。 运用光谱拟合微分, 获得了上述样品反射光谱的一阶导数、 二价导数等微分数据; 并运用线性回归方程拟合和拟合结果统计分析, 研究了这些数据同S1, S2和TOC含量之间的相关性。 结果表明: 烃源岩S1含量与原始光谱、 光谱一阶导数、 二阶导数分别有1 973, 511和239个波段相关, 相关系数绝对值最大值分别为0.612, 0.823和0.889, 相关性程度分别为弱、 较强、 极强; 烃源岩S2含量与原始光谱、 光谱一阶导数、 二阶导数分别有2, 144和205个波段相关, 相关系数绝对值最大值分别为0.561, 0.867和0.926, 相关性程度分别为弱、 较强、 极强; 烃源岩TOC含量与原始光谱无相关性, 与光谱一阶导数、 二阶导数分别有18、 180个波段相关, 相关系数绝对值最大值分别为0.882和0.879, 相关性都极强。 此外, S1含量与光谱二阶导数的2 012 nm波段拟合优度最高, 达0.790; S2含量与光谱二阶导数的363 nm波段拟合优度最高, 达0.858; TOC含量与光谱一阶导数的2 480 nm波段拟合优度最高, 达0.777。 结果说明, 利用可见光-近红外-短波红外反射光谱反演烃源岩S1, S2和TOC含量具有比较好的效果。 为研究野外烃源岩的原位检测奠定了重要的基础。

光电成像系统通常为典型的光学-离散采样成像系统,可通过增加成像系统物镜的焦距,增加探测器阵列的规模,减小探测器单元的几何尺寸并提高探测器的占空比等技术途径来提高系统的分辨能力。在现有的探测器和光学系统下,有效的图像数据处理可提高成像系统的分辨率。主要介绍了近年来备受国内外关注的基于离散面阵CCD/CMOS探测器的亚像元成像技术以及超分辨率图像处理技术。

针对重心法、高斯拟合法等传统的光斑中心定位算法存在抗干扰能力差、定位精度低等问题, 提出了一种以圆拟合算法为基础进行改进计算光斑中心的方法。采用56式冲锋枪进行实弹单发实验, 对测试系统获得的数据分别用改进圆拟合、高斯拟合及重心法进行处理。将处理结果与OFV5000激光速度计测试结果相比较, 改进圆拟合算法的相对误差仅为0.92%。结果表明: 该算法提高了抗干扰能力, 实现了光斑中心的快速、准确计算, 并且获得了**自动机运动规律。

红外焦平面探测器的非均匀性校正技术仍然是当前红外热成像系统重点研究的关键技术之一。相对定标类算法，基于场景非均匀性校正根据场景进行非均匀参数更新，不需要使用挡板遮挡视场。本文介绍传统神经网络非均匀性校正算法及加快收敛速度的改进措施，引入边缘检测方法来克服传统神经网络算法的鬼影问题。文中阐述的方法已在以 TMS320DM643为处理核心 DSP硬件处理平台上实现，取得了较好的校正效果。

将最大后验概率(MAP)算法应用于遥感图像复原中。针对算法中系统模糊参数预先不知需要人为设定的不足，通过基于图像微分自相关方法获取点扩散函数，以获取的点扩展函数作为先验知识，分别采用Wiener滤波法、正则MAP法、基于Poisson-Markov模型的MAP(MPMAP)法对遥感图像进行复原，并进行对比。实验结果表明，MPMAP方法复原能力较优，可有效提高遥感图像像质，增强图像的高频部分。

针对长时间工作或环境剧烈变化时红外焦平面阵列(IRFPA)器件易产生条纹状非均匀性的问题, 研究了在不遮挡成像视场条件下它的动态非均匀性校正(NUC)及其硬件实现技术。介绍了基于场景的改进恒定统计NUC(ICS-NUC)方法, 即通过纵向通道间的统计量均衡策略实现对条纹非均匀性的抑制, 并引入遗忘因子通过帧间迭代实现非均匀性的动态校正。描述了基于非制冷IRFPA组件在BF561 DSP平台的ICS-NUC处理流程, 并实现了ICS-NUC的均值法(ICSA)和中值法(ICSM), 从而有效地动态校正条纹非均匀性, 提高红外图像质量。实验表明, 经过ICS-NUC处理, 减弱了红外图像的条纹噪声, 使用ICSA和ICSM法使IRFPA组件的非均匀性从3.43%分别降低至1.82%和0.91%, 连续运行4 h后仍可使组件非均匀性从漂移后的5.05%降至0.92%。提出的方法为后续高性能热成像系统的研究和应用奠定了技术基础。

高精度高动态红外图像具有对比度低和有效灰度范围窄的特点，因此为了提高红外图像细节纹理的显著性，避免空域处理中噪声和盲元对弱对比度细节纹理的影响，同时利用频域处理的全局性，提出了一种基于空域和频域处理的红外图像细节增强算法。首先在空域内对红外图像进行高频细节和低频背景的分离，然后将其转换到频域内并利用伽玛变换对细节的高频分量进行增强，同时对背景的高频分量进行抑制；将处理后的高频细节和低频背景在空域中以给定的权重值进行重建；最后利用直方图统计拉伸处理实现红外图像有效灰度范围的扩展和细节对比度的增强。实验结果表明，不论是人眼的主观评价还是客观评价，本算法都具有较强的细节增强能力和较佳的图像视觉表现，且具有实时处理的前景。

研究了一种基于高斯约束滤波器的图像细节增强算法，通过高斯约束滤波器将原始红外图像分解为基图和细节图，并采用γ变换分别对其压缩，然后将两部分图像重新合成，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。分析了传统非锐化掩模图像增强算法光晕现象产生的原因及新处理方法对光晕现象的抑制过程，通过对多幅不同场景特征的红外图像测试比较，表明算法处理效果明显。

基于场景的非均匀校正算法(scene based nonuniformity correction,SBNUC)是非均匀校正技术今后的重点发展方向，介绍了近年来基于恒定统计约束的SBNUC、神经网络的SBNUC和运动估计的SBNUC算法的研究进展。研究了SBNUC算法在实际焦平面探测器组件上的实现方法，该方法仅依赖拍摄序列的信息对焦平面探测器的增益和偏置参数进行组间更新或帧间更新，可有效补偿温漂。研制了一种具有自适应非均匀校正功能的非制冷焦平面探测器组件，红外视频经该组件处理后，图像质量有所提高。该组件可明显提高热成像系统的成像性能，并能动态地保证热成像系统随场景变化的稳定性。