在高分辨力光学系统中, 光学元件偏心引起的光学系统初级像差特性已经成为系统设计和装调必须要考虑的因素, 文中拟从分析透镜横向失调量对像差影响的基础上, 提出了一种考虑像差特性影响的光学零件装调校正方法。在考虑光学元件偏心对像差的影响的情况下, 推导了光瞳中心位置和像面中心位置随透镜偏心程度的变化, 建立了光学系统失调校正量和像差增量之间的数学关系, 提出了一种基于像差理论的透射式光学系统横向失调校正方法, 可以弥补现有高斯光学校正方法的不足。以三透镜准直系统为例, 利用ZEMAX软件仿真验证了文中方法的有效性, 实验表明该方法所选择的调整方案在所有调整方案中引起的像差增量最小, 降低了校正过程中对光学系统成像质量的影响。

随着高分辨力光学系统应用领域的不断拓展，光学元件的高精度装配要求和高精度的设计要求一样，已成为光学系统分辨力的决定性因素。现有的高斯光学校正方法仅考虑物像位置关系的调整，已不能满足光学系统的调整要求，光学仪器的调整理论需要同步发展。考虑像差对光学系统失调的影响，提出了一种基于像差理论的(透射式)光学系统失调校正方法：分析了单透镜轴向位移引起的像差变化规律，给出了像差影响系数的定义; 在此基础上，通过反演计算像面位置误差和放大率误差所需的透镜调整量，数学推导出了基于像差约束条件的光学系统失调校正公式。以三透镜准直系统为例进行了仿真实验验证，证明了将像差约束引导到校正方法中，能够同时满足高斯光学特性的要求和像差增量最小的要求。

分析了复眼图像超分辨率重构结果图像中噪声来源及主要表现形式，为优化重构结果，提出一种基于Wiener-Butterworth（W-B）滤波器的重构噪声消除方法。通过叠加不同数量高斯噪声的低分辨率图像重构实验，研究了该滤波器对算法引入噪声和原始图像噪声的滤除效果，并在频域对实验结果作了相关分析；验证实验验证了该滤波器在噪声类型和大小均未确定时改善图像质量的有效性。实验结果表明：针对算法引入噪声，该滤波器使重构结果的PSNR 提高4 dB；当施加均值为0、方差为0.01的高斯噪声时，滤波后重构结果PSNR 提高6.9 dB。W-B 滤波器能有效消除复眼超分辨率重构图像中的噪声和方块效应、振铃效应和梳边效应，改善重构图像质量。

针对现有高斯光学校正方法的不足，提出了基于像差约束模型的透射式光学系统像点横向位置失调的校正方法，推导了像差约束条件下零像差增量的校正方程，提出了校正透镜选择原则。以某光学瞄准镜为例，利用Zemax 软件仿真验证了方法的有效性。实验表明：该方法能有效降低校正过程中透镜位置变化对光学系统成像质量的影响。

超分辨率图像重构复眼成像将超分辨率重构技术与复眼成像技术相结合。复眼成像系统获取低分辨率图像, 超分辨率重构算法计算获取高分辨率图像。总结了超分辨率图像重构复眼成像的研究现状, 介绍了复眼图像超分辨率重构的基本原理和现阶段主要成像系统。结合成像模型角度, 分析了常用的复眼图像超分辨率重构算法, 以及定量测试评价与视觉角度评价的主要方法。为深入研究超分辨率图像重构复眼成像提供了参考。

结合成像模型,从数学角度分析了噪声对重构结果的影响,结合POCS算法,仿真了常见成像模型中噪声对重构结果的影响。通过MATLAB软件仿真获取低分辨率图像序列集,并对低分辨率图像施加噪声获取带有噪声的低分辨率图像集,再借助算法获取高分辨率图像。根据实际情况的不同,分别仿真分析了不同程度的高斯噪声和乘性噪声以及椒盐噪声对最终重构结果的影响。研究结果表明:不论何种噪声,其对重构结果的影响趋势基本一致,即较小噪声对于重构结果影响较小,但随着噪声的增加,图像质量严重退化,重构结果中信噪比相对于原始图像下降更快,图像质量更差;另一方面在相同的信噪比情况下,高斯噪声对于重构结果的影响最大。

处于近红外波段的 1.54 μm激光在目前的激光装备中有着越来越广泛的应用，因而为了研究1.54 μm激光的大气传输特性，采用 Modtran大气传输软件计算、经验公式计算和设计实验测量 3种方法得到了 1.54 μm激光在不同天气条件下的大气衰减系数，结果表明： 1.54 μm激光的衰减系数随能见度的提高而显著减小；在能见度大于 5 km时，理论计算数据与实验数据吻合较好，而在能见度小于 3 km的较差能见度下，经验公式对 1.54 μm激光已不再适用。

为了研究1.54 μm与1.06 μm两种激光的大气传输特性以及对脉冲激光测距机的影响，利用Modtran大气辐射传输软件进行仿真计算，得到了1.54 μm与1.06 μm激光在大气分子、气溶胶和雾中的大气透射率；并且通过激光测距原理得到了脉冲激光测距机最大测程与激光大气透射率的关系。研究结果表明：大气分子对1.54 μm与1.06 μm激光的衰减基本可以忽略不计；气溶胶对1.06 μm激光的衰减要强于1.54 μm激光，湿度是影响两种激光透射率差异的关键因素；两种激光在雾天的透射率基本一致，都非常低。能见度的降低会严重影响脉冲激光测距机的最大测程。由于1.54 μm激光较1.06 μm激光有更高的大气透射率，因此利用1.54 μm激光的脉冲激光测距机在最大测程方面更具优势。

为了研究1.54 μm激光在不同条件下的大气传输特性,利用Modtran模型进行仿真计算的方法,得到了1.54 μm激光在大气分子、气溶胶粒子以及雨中的大气传输特性。结果表明:大气分子对1.54 μm激光的传输影响很小,基本可忽略不计;不同类型的气溶胶对于1.54 μm激光传输的衰减程度有很大差别,其中海洋环境较陆地环境衰减更为明显,且随着能见度的降低透过率也随之降低;雾对1.54 μm激光的衰减及其严重,基本很难透过;雨天对1.54 μm激光的衰减也很严重,衰减强度不及雾,但强于气溶胶,且随着降水强度的提高,透过率大幅降低。

为准确测量金属表面的受热形变, 基于激光电子散斑干涉测量原理搭建了实验平台, 实现了对金属受热形变的测量, 经过数字图像处理, 得到了金属表面形变的三维图形。为了优化测量效果, 依托现有条件对所用激光光源进行了处理, 并比对了不同粗糙度的物体测量效果。结果表明, 使用经小孔滤波处理后的激光光源, 可以得到效果更好的散斑图, 而且粗糙的物体散斑对比度较高, 可以有更高的测量准确度。所做工作可为测量金属表面形变提供实验方法, 同时为提高散斑测量精度提供参考依据。