针对已有红外和可见光图像融合算法存在的复杂度高、实时性差、输入参量多和融合模型受先验知识影响等问题, 提出了红外和可见光图像泊松融合算法.算法采用绝对值最大规则融合源图像的梯度得到泊松融合图像的期望梯度, 将平均融合图像分解, 分别作为迭代的初始值和边界条件, 利用雅可比迭代求解泊松方程重建泊松融合图像.通过实验分别确定了最佳迭代次数以满足高质量和高实时性两种融合需求.与经典融合算法相比, 该算法在质量优先或速度优先的图像融合应用方面性能更优.

长波红外与可见光图像的自然感彩色融合有助于观察者快速感知环境和发现目标, 而共光轴结构对于提高融合图像质量和简化配准算法具有独特的优势。为满足战场侦查、监视等需求, 设计了一种基于TMS320DM642数字信号处理器和ATmega32单片机的共光轴实时彩色融合系统。融合系统的长波红外和可见光成像系统平行放置, 利用分光镜和反射镜实现光路分离, 通过视场匹配和光轴校准实现双波段视频图像完全配准。图像处理程序基于DSP/BIOS嵌入式操作系统开发, 根据视频图像的特点, 采用基于CbCr查找表的自然感彩色融合算法。针对硬件特点, 对融合算法进行优化, 使720 pixel×576 pixel的单帧图像融合时间为9.18 ms, 满足25 frame/s的实时融合要求; 融合图像呈现自然色彩, 场景中的热目标易于辨识。文中对共光轴融合系统设计、实现过程中相关问题的研究具有参考借鉴价值。

低照度可见光与红外图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉在低照度环境下的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法在查找表构建和灰度信息利用方面存在的问题,提出一种基于CbCr查找表的双波段图像彩色融合算法。算法采用反向传播神经网络对图像样本的二维亮度向量(Y₁,Y₂)和二维色度向量(C_b,C_r)进行非线性拟合,从而获得亮度与色度间的映射关系f(Y₁,Y₂)→(C_b,C_r),并由此构建CbCr查找表。融合时,由输入的双波段灰度图像的亮度Y₁,Y₂和CbCr查找表获得彩色融合图像的色度C_b,C_r;由亮度Y₁,Y₂经双层拉普拉斯金字塔融合获得彩色融合图像的亮度Y_F;为了减小因环境变化导致的色彩映射偏差,对亮度Y₁,Y₂进行灰度校正。实验结果表明,本文融合图像具有颜色自然、细节丰富、利于(热)目标检测的特点,在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet算法的图像融合效果。

红外与可见光图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法构建颜色查找表时存在的样本数据冲突和查找表不完整两个难题，提出一种基于BP 神经网络的自然感彩色融合算法。算法采用BP 神经网络对图像样本的二维灰度向量(g1, g2)和三维色彩向量(R, G, B)进行非线性拟合，从而获得灰度与色彩间的映射关系f(g1, g2)→(R, G, B)，并由此构建完整的颜色查找表。融合时，由输入的双波段图像的灰度g1,g2 和颜色查找表得到彩色融合图像。实验结果表明，本文融合图像颜色自然，景物易于分辨，在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet 算法的图像融合效果。

针对压缩传感理论应用于实际系统成像时重构图像质量随图像采样率变化的问题,通过对正交匹配追踪算法进行改进,提出了一种利用空间光调制器实现编码孔径成像的压缩传感图像重构方法。该方法对传统的正交匹配追踪法迭代计算中已选入支撑集的列向量进行标记,并在下一次迭代计算中予以排除,从而减少了重构时间。在此基础上提出了将测量矩阵分别按行和按列排列进行重构后平均的图像增强算法。增强算法在达到同样重构质量时,减小了图像采样率,有利于图像数据的传输和存储。仿真实验验证了方法的有效性和稳定性,可为压缩传感技术的应用提供技术参考。

针对单像素相机压缩成像时对编码数据量和 A/D转换精度要求较高的问题，对基于 DMD的多元探测成像系统设计的几个问题进行了研究。介绍了 “n对 1”的多元探测压缩成像原理，该方法能在降低 A/D转换精度要求的同时，由小阵列探测器实现高分辨成像；考虑到压缩成像及 DMD控制的特点，重点研究了多元探测 CS成像的编码数据和采样数据精度，并由仿真实验验证了掩膜基本编码单位和 A/D转换精度对重构图像质量的影响。

在成像电子光学系统中, 均方根半径不仅可以表示系统的时间和空间分辨率特性, 而且可以作为计算调制传递函数的一个辅助评价指标, 具有计算量小, 直观方便等优点。研究和推导了成像电子光学系统中逸出光电子的初角度为朗伯分布,初能量分别为余弦分布、贝塔分布和麦克斯韦分布下的系统时间和横向像差的均方根半径表达式, 求解了不同初能分布下的时间和横向像差的均方根半径的最小值及其对应的最佳像平面位置, 并对其进行了比较分析。结果表明, 该研究不仅对计算和评价成像系统空间和时间分辨率具有实际意义, 而且为选择合适的光阴极以满足不同要求的像管和条纹管的设计提供了理论指导。

为了直观反映双目视觉系统各参数标定误差对系统定位精度的影响，基于针孔摄像机成像模型和概率统计理论，运用蒙特卡罗法对轴线平行结构的系统定位误差进行仿真分析。针对视觉定位模型求解空间点表达式复杂的问题，为便于仿真，根据成像模型参数的相互独立性，提出了一种单参数分析定位误差的方法。利用该方法进行的仿真结果及其实验验证表明：内参数中，主点(u0，v0)的标定误差对系统X、Y方向定位精度影响大，焦距fu的标定误差对系统Z方向定位精度影响大；外参数中，旋转角β和基线t1对X、Y、Z3个方向定位精度的影响都较大。该结论对双目视觉系统设计及参数标定具有一定的参考价值。

提出了一种能同时测量高射频火炮射击速度和密集度的大面积激光光幕靶设计方案。采用半导体激光脉冲调制、光电传感器列阵接收和单片机数字处理技术，不仅实现了光靶与计时系统一体化，而且有效地去除诸如炮口闪光、外界自然光及蚊虫等干扰，提高了测量的灵敏度、精度和可靠性。

针对外科手术导航光学定位仪参数标定过程繁琐和对应点匹配歧异性大的问题，进行了双目立体视觉简化系统的研究。运用坐标变换方法一次性标定系统24 个参数；选用黑白棋盘格标记物和运用相似性度量原理，简化立体匹配过程、提高立体匹配准确度。利用标定后的系统对标记物之间的距离进行测量，在距双目视觉传感单元1.5 m 范围内误差小于1 mm。交叉韧带重建手术导航模拟实验表明：该系统具有稳定，可靠，标定方法简单，匹配准确，定位精度高的特点，能够满足外科手术导航的要求。