针对表面网格重建算法难以得到较好的纹理细节这一问题，提出一种融合自阴影重建（SFS）的表面网格优化算法。以表面网格模型作为初值。然后将该网格顶点投影至可视影像上获得其对应的SFS深度值。进而使用光度一致性约束算法融合SFS约束算法作为数据项、模型自身的曲率约束算法作为平滑项，共同组成网格顶点优化能量函数。最后通过梯度下降法最小化能量对网格顶点进行调整，达到优化网格模型的目的。所提算法在DTU数据集中，相比输入的网格模型精度提高了14.5%，相比现有主流表面网格优化模型算法精度提高了1.12%。实验结果表明，所提算法可以有效修正表面网格模型的纹理细节、提高网格模型精度，从而改善重建模型效果。

针对非致命激光眩目器的眩目效果测量与评估的迫切需求，研制了一套激光眩目器眩目效果定量检测评估系统。该系统采用非生物定量测试手段，设计了由仿真人眼光学系统、视网膜模拟器、仿真眼球支撑装置组成的仿真人眼靶标，通过仿生人眼靶标可捕捉探测到类人眼效果的原始激光眩目图像，结合生物特征的CIE一般失能眩光方程，经过眩目效果测试评估软件处理后可对仿生眩目图像进行综合分析，最终得到激光眩目器的眩目效果的等级判定。系统的光谱分辨率为1 nm，工作波段为380~780 nm，环境光照测试范围为1×10^-4~1×10³ lx，激光眩目器照射至仿真人眼靶标处的可测试最大功率密度阈值为2 mW/cm²。最后，开展了大量与志愿者人眼眩目效果的对比试验，并应用于某系列警用激光眩目器的眩目效果测试中，为反恐防暴装备选型工作提供了多次考核评估试验。试验及应用结果表明，该系统解决了采用非生物手段对激光眩目生理效应进行定量测试的难题，并实现了非致命激光眩目器眩目效果的科学评估，为深入开展激光眩目器的眩目效应研究提供了支持。

提出基于二维泰勒展开的积分重建方法,采用前二阶项近似表示两点间的高度差,结合一阶项与二阶项间的近似关系,推导出新的差分算子,并应用于区域法中。同时,提出一种计算非矩阵高度数据的非迭代计算方法。数值实验结果表明:当采样点按照桶形和枕形等非矩形分布时,本文方法的重建精度为0.1~0.2 μm,优于其他方法的0.5~0.7 μm;对于采样点数量为29236的非矩阵数据的重建,本文方法的计算时间为0.1 s左右,明显小于迭代方法的计算时间,并且,随着采样点数量的增加,其速度方面的优势更加突出。

为实现太阳能量利用最大化,提出一种基于导光板型聚光器的自然光光纤采光系统。通过分光模块,将不可见光波段的能量转换成电能,进而驱动补偿系统中的LED阵列,实现各种天气条件下的照明能量稳定输出。利用仿真软件对光线进行追迹,结果表明,在室内面积为100 m 2,照明12 h的情况下,太阳能可以供应约60%的总光通量。为进一步验证所设计系统的可行性和准确性,搭建了用于光纤采光系统的导光板型聚光系统,并对其进行聚光实验测试。当光线收集模块数量从10增加到100时,聚光器的聚光效率从83。6%降低至65。1%。在室外对光纤采光系统进行双轴跟踪测试,光纤输出的照度和太阳输入的辐照度变化趋势基本一致,说明光纤采光系统具有良好的聚光性能。

为了解决多线激光雷达在三维空间重构任务中数据吞吐量过大导致运算负担过重以及扫描俯仰范围有限的问题, 本文提出了一种利用单线激光雷达与惯性测量单元GNSS/INS相互结合的多站点扫描空间重构方案及相应解算方法。首先使用单线激光雷达扫描待测空间获取三维尺度信息, 然后将点云数据与对应的任意方向的航向角相结合, 再利用四元数姿态解算获取各站点扫描的点云图像。为提高计算效率, 使用迭代最近点算法实现站点间点云配准时, 对待匹配点云数据筛选并更新。实验结果表明: 在保留点云数字特征前提下, 单线激光雷达与GNSS/INS系统能够提高76%的运算速率。本文提出的硬件方案和解算方法不但能够实现较高的配准精度, 与多线激光雷达方案相比工程成本也得到显著下降。

针对光学多图像认证方法中,多路复用图像中的串扰噪声,以及不同认证级别下的信息安全问题,提出了一种基于超混沌振幅型掩模和Gyrator变换域下相位信息复用的光学多图像认证方法。利用分数阶超混沌Rabinovich系统构造超混沌随机振幅掩模;基于改进的Gerchberg-Saxton算法对原始图像进行低级或高级编码,利用超混沌掩模作为振幅约束,迭代获得目标图像,并将得到的N个目标图像编码成复合图像;再次通过Gerchberg-Saxton迭代将复合图像转化为两个便于传输的纯相位掩模。实验结果表明:在认证过程中,不同安全级别的用户拥有各自的认证密钥,低级认证过程中可以通过检索图像与原始图像的非线性相关峰值,判断认证图像的正确性,而高级认证过程中则可以获得与原始图像相似度较高的认证图像,峰值信噪比和相关系数分别可达25.2817 dB和0.9844。所提方法对遮挡攻击和噪声攻击具有良好的稳健性,为多幅图像在不同级别下的光学认证提供了新的思路。

提出了一种基于棋盘格单张图片的畸变校正方法以解决折反射图像畸变严重的问题。首先给出两种等价方法校正折反射图像切向畸变。其次, 针对展开后的径向畸变问题, 分析棋盘格特征点的图像坐标与空间坐标的对应关系, 提出了径向畸变的校正模型。然后, 为提高算法的执行效率, 将两次校正统一为一个校正映射表, 并结合折反射图像的对称性, 对映射表的存储空间进行了优化。最后, 将映射表用于此相机拍摄的其他图片的校正中。通过物理实验验证了校正方法的可行性和正确性, 且对单帧图像的处理时间仅为30 ms, 可广泛应用于安全监控和机器人导航等领域。