异源多时相点云数据是建设数字城市和智慧社会的关键空间数据支撑，其准确配准是开展各类后续应用的前提。针对异源多时相点云配准任务中数据规模大、结构差异大、场景变化大的难点，本文提出了一种自动的无控配准方法。首先将城市场景的整体点云数据过分割为平面区块，交汇相邻的平面生成稳定而特异的对象级虚拟关键点；然后将关键点间的刚体几何空间关系编码为图结构间的距离约束，匹配获取待配点云与目标点云间的同名点对；最后利用同名点对求取刚体转换参数，并应用转换参数将待配点云转换至目标点云的坐标系中。选择荷兰鹿特丹市某一典型城市场景地块的异源多时相点云数据验证了所提方法的有效性。实验结果表明，本文方法能够自动、准确、高效地实现城市场景异源多时相点云的无控配准，具有较高的工程应用价值。

土壤含水量的高光谱反演是当今研究的热点。以土壤多样化的陕西省横山县为研究区,通过野外采集土壤样品,室内利用ASD Field Spec FR地物光谱仪测定土壤样品光谱,采用称重法计算出土壤样品含水量,并分析了不同含水量土壤样品的光谱特性。针对土壤含水量光谱反演中光谱反演因子的构建问题,在研究一阶微分(FD)-主成分分析(PCA)、小波包变换(WPT)-FD-PCA反演输入因子生成方法及存在的不足的基础上,提出了基于谐波分析(HA)的WPT-FD-HA-PCA的反演输入因子构建方法。以上述三种反演输入因子为基础,建立了土壤含水量反演的FD-PCA-反向传播(BP)、WPT-FD-PCA-BP、WPT-FD-HA-PCA-BP三种BP反演模型。通过比较土壤含水量实测值与三种反演输入因子的反演结果,得出WPT-FD-HA-PCA-BP模型的反演精度最高,决定性系数R²达到0.9599,均方根误差为1.667%,其反演结果明显优于其他两种模型。这表明通过WPT和谐波分析能有效地抑制光谱噪声并压缩信号,在一定程度上明显提高了土壤含水量反演精度。

光散射材料的透射率和扩散率是一对矛盾的技术指标。建立了体散射型光扩散板的数值模型，采用米氏散射理论和蒙特卡罗数学方法，对多重光散射传导过程进行仿真模拟和统计分析，系统定量研究了影响透射率和扩散率的主要因素，包括掺杂散射粒子种类(相对折射率)、粒径、浓度等材料结构参数以及板厚、光源波长。得到了同时获得高透射率和高扩散率的光散射材料的技术路径，并给出理论解释。研究结果表明，其首要前题是选择合适相对折射率的掺杂粒子，优选范围为0.91~0.97或1.03~1.09，其次是优选掺杂粒子粒径、浓度及板厚，可进一步精确调整透射率和扩散率，抑制和消除波长色散，满足特定应用领域的需要。研究结果对于开发高效光散射材料具有实践指导意义。

采用共混法以聚硅氧烷微球作为光散射剂,聚甲基丙烯酸甲酯为基材制备光散射材料.研究了聚硅氧烷微球的粒径与浓度对光散射材料总光透过率与扩散率的影响并与理论模拟值进行了对比分析.研究结果表明，聚硅氧烷微球与聚甲基丙烯酸甲酯折射率匹配良好，较好地解决了光散射材料透光率与扩散率之间的矛盾，实现了高透射与高雾度的双重要求.当微球粒径为5 μm，填充浓度为0.6 wt%时，厚度为1 mm的光散射材料总光透过率为88.5%，扩散率为89.5%.可见光波段总光透过率基本不受光源波长变化影响.选取合适粒径，扩散率随光源波长变化也可降至最低，有效避免了波长色散现象.实验数据与理论模拟结果符合良好.

采用体散射导光板模拟设计软件设计了LCD体散射导光板的有关参数,根据设计要求制备了体散射材料及导光板样品,对导光板样品的视角和光学均匀度进行了测试分析。研究表明,所制备的体散射导光板样品的出射光主要分布在偏离出光面法线一定角度的方向上,具有良好的光学均匀度。样品的实际测试结果和软件模拟的结果相近。

根据米散射理论,提出了新型导光板的设计思路,计算并分析了对于一定波长的入射光,不同粒径的微粒的散射特性.总结了随着微粒粒径的变化,散射效率、消光效率与背向散射效率的变化规律,分析了散射过程中的偏振度随粒子粒径几散射角变化的情况,同时模拟计算了多个微粒对同一波长的入射光经过多次散射后的概率统计结果.

光散射聚合物(HSOT)导光板与传统导光板相比具有亮度更高均匀性更好等优点,其性能受材料的影响十分明显.通过蒙特卡罗方法进行光学仿真模拟考察不同材料的导光板照明光线的均匀性差别,研究了光散射聚合物导光板的光学性能受其中掺杂粒子的材料折射率、粒径、浓度的影响规律.通过比较不同材料参数的聚合物导光板的光学性能差别,总结出光散射聚合物导光板的材料设计方法.

体散射集成导光板是一种新型的液晶背光照明系统设计。基于多重米氏(Mie)散射理论和蒙特卡罗(Monte Carlo)顺序抽样方法,对该类型导光板进行了光线追迹模拟计算与仿真设计。研究了填充粒子材料、粒径、浓度及导光板几何结构等光学参量对输出光强面分布均匀性、照明角度等背光性能的影响,并进行了初步的实验验证及设计评估。研究表明,各光学参量十分敏感,且相互制约,必须进行大量的优化计算才能获得符合实际需要导光板设计方案。导光板输出光面分布的均匀度主要由填充粒子浓度决定,视角特性主要由导光板尺寸,特别是底面倾角决定,色散程度则主要和填充粒子的直径和折射率有关。