提出一种二进制编码条纹代替正弦条纹的方法，以降低三维测量系统的非线性误差。首先，通过对传统正弦条纹一个周期内呈正弦变化的光强值进行二进制编码，将所有二进制编码的每一位分别组合生成二值条纹，投影到被测物体表面。然后，将采集到的多幅二值条纹进行叠加，生成正弦条纹。最后，结合四步相移技术，并使用互补格雷码辅助相位展开进行实验验证。实验结果表明，所提方法相比于传统四步相移方法可以有效降低非线性伽马效应导致的相位误差，提高测量精度。对直径为50.8140 mm的高精度标准球进行测量，所得的局部点云与拟合标准球的平均距离为0.0697 mm。

针对离焦投影二值条纹生成正弦条纹进行测量时，条纹对比度和测量景深降低的问题，提出了一种聚焦投影二值编码条纹的结构光测量方法。以正弦条纹单周期内的强度值为规律，对二值条纹进行编码。按特定方式对编码后的二值条纹进行处理后，可生成用于实际测量的正弦相移条纹。同时，结合二加一相移算法进行改进，复用获取正弦条纹的二值条纹来生成测量所需的背景灰度图像，减少一幅均匀平面图案的投影，进而提高测量速度和精度。实验结果表明，所提方法以标准球为实验对象，测得的均方根误差为0.0425 mm。在投影仪全程聚焦的情况下，采用二值条纹进行测量，在避免非线性影响的同时，能够减少对正弦条纹对比度和测量景深的影响，进而可获取高精度的重建结果。

针对目前视频源的分辨率与显示器支持的分辨率不对应, 导致无法在目标显示器上播放的问题, 提出一种实时视频流缩放系统的硬件结构设计。该系统基于双三次插值图像算法, 采用了流水线的设计思路对算法的浮点运算进行优化, 采用乒乓操作的思想避免了视频流输入与输出不同步的情况, 减少了计算延时, 易于FPGA的实现, 在提高系统运算速度的同时减少了对硬件资源的消耗, 并在VIVADO环境中对该设计进行测试验证, 实现了任意比例缩放。实验结果表明, 该图像缩放系统支持分辨率为3 840×2 160的实时图像缩放, 并以最低100×100的分辨率输出, 达到了预期的效果。

随着医疗显示技术的进步, 医疗内窥镜摄像系统已经由主流的2D(Two Dimensions)显示向3D(Three Dimensions)显示发展, 图像清晰度也从高清(High Definition, HD)向超高清(Ultra High Definition, UHD)转变。因此, 本文设计开发了一种基于FPGA的4K(3 840×2 160)裸眼立体显示系统。首先, 系统对双路3G-SDI图像采集并进行YUV到RGB的格式转换。其次, 使用Xilinx提供的VPSS核实现图像的缩放, 同时解决高速图像数据带宽与DDR3存储器带宽间的匹配问题。最后, 通过SBS(Side by Side)的拼接方式, 将满足立体图像输出格式的视频源通过立体显示器输出。该系统从前端立体图像的采集到后端立体图像的输出, 需要经过格式变换、缩放、缓存、同步以及拼接等多个处理过程。实验结果表明, 采用参考时钟为148.5 MHz的双路SDI输入, 经FPGA的实时处理后可实现分辨率为3 840×2 160、刷新率为60 Hz的SBS拼接格式图像, 该图像可直接驱动裸眼立体显示器。

设计并制作了一种用于拉曼分布式温度传感的具有大有效模场面积和低模式色散的渐变折射率的小芯径多模光纤, 同时达到了高空间分辨率和高温度分辨率。在现有的拉曼分布式温度传感系统基础上, 测量了使用不同传感光纤和注入条件下的温度和空间分辨率。在满注入工作模式下, 基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了1 ℃的温度分辨率, 空间分辨率的劣化仅为0.13 m, 作为对比, 使用多模光纤的拉曼分布式温度传感器的空间分辨率劣化了1.58 m。在单模注入条件下, 基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了4.7 ℃的温度分辨率, 相对使用单模光纤有2.2 ℃的提升, 同时空间分辨率没有劣化。