与密集网格表示的图像不同，点云自身具有不规则和无序性的特点，因而如何准确地推理出点云数据中的形状特征是一项具有挑战性的工作。为解决当前研究存在的不足，提出了点集内-外形状卷积（IE-Conv）。该卷积利用高效的双边结构将点集内的局部形状与点集外的全局形状分开处理，在点集内部，基于门控的方式有选择地学习丰富的点间关系，同时利用自校准功能优化逐点与局部特征；在点集外部，通过图卷积构建全局图形，并聚焦于点集之间的远程依赖关系；最后将双边输出有机融合起来。将IE-Conv分层嵌入形状推理卷积网络中（SR-Net），并在标准ModelNet40和ShapeNet数据集上进行分类与分割实验。实验结果表明，分类任务精度达到93.9%，分割任务平均交并比达到86.4%，验证了SR-Net在点云分析中的良好性能。

针对不规则性、无序性和稀疏性给点云分析带来的困难与挑战，提出了融合局部信息提取与全局特征推理的点云分析方法。首先，为了更加有效地进行局部点分组，使用结构感知K近邻（KNN）搜索局部邻域点。其次，基于边卷积改进提出一种特征负反馈卷积模块，在映射的高维空间中提取更为准确的局部特征。此外，设计了基于注意力机制的全局语义推理模块，通过强调不同区域的分组点来避免潜在的信息冗余，从而全面地获取点云特征。通过在公开的点云数据集ModelNet40和ShapeNet上进行测试，该方法总体分类精度和总体平均交并比分别达到93.8%和86.4%，定量的评估指标以及定性的可视化实验证明了该方法的准确性和鲁棒性。

针对传统视觉里程计在低纹理场景下,定位精度差甚至失效的问题,提出一种结合点线特征的RGB-D视觉里程计方法。该方法结合了点线特征各自独有的特性,同时联合点特征的光度误差和线特征的局部梯度适应性误差,构建了一个对低纹理场景鲁棒的联合误差函数。利用高斯-牛顿迭代法对联合误差函数进行非线性迭代优化,以获取相机每一帧的准确位姿。在公开的真实RGB-D数据集和合成基准测试数据集上对本文方法进行评估。实验结果表明,与其他先进算法相比,本文算法具有更优越的准确性和鲁棒性。

针对由一般卷积神经网络预测的粗糙特征生成的深度图质量低、监督学习处理任务限制数据量等问题,提出一种新颖的融合扩张卷积神经网络和同时定位与建图(SLAM)的无监督单目深度估计方法。该方法采用视图重构的思想估计深度,利用光学一致性误差约束网络训练,扩大感受野,考虑图片细节特征。同时采用SLAM算法优化相机姿态,并将其嵌入视图重构框架中,实现单目图片与其深度图的直接映射。利用该方法在公开的KITTI数据集上进行实验,结果表明,与经典的sfmlearner方法相比,误差度量指标绝对差、平方差、均方差和对数均方差分别降低了0.032、0.634、1.095和0.026;准确率度量指标δ1、δ2和δ3分别提升了3.8%、2.6%和0.9%。该模型的可用性与稳健性得到验证。

提出一种自适应方向提升多小波的算法，结合多小波变换的对称性、正交性、紧支性、高阶消失矩以及自适应算法的方向性特征，提高图像压缩的性能。传统的多小波变换只考虑水平与垂直两个方向上的变换，而自适应提升多小波利用图像局部的方向特征寻找像素点之间的相关性，从而减少编码时的预测误差。利用两个D9/7单小波构造提升多小波，并结合率失真(RD)模型自适应地进行提升方向的选择，在减少预测误差与编码比特率之间进行折中选择。实验结果表明，自适应方向提升多小波比传统的提升多小波具有更好的编码性能。

应用改进的云纹法测量微小物体漂浮在水面上所产生的水面凹陷曲面的三维形貌, 并根据此三维形貌来定量测量微小物体受到的微浮力和表面张力, 分析其与水面的相互作用。通过对不同大小的硬币浮在水面上所形成的液面三维形貌的测量以及进一步的分析表明: 硬币浮在水面上是表面张力和浮力共同作用的结果, 其中浮力起主要作用。该实验验证了所提出的技术可以方便地应用在液面微形貌测量以及表面张力和微浮力等研究中。

针对噪声在多小波分解后的尺度性以及图像本身的特性，提出了一种基于遗传算法的多小波自适应去噪算法，该方法能通过遗传算法自适应地寻求去噪后图像的最小均方误差.实验结果表明，该算法优于传统算法，不仅能有效滤除图像的噪声，而且能较好地保留图像的边缘信息，具有更加理想的去噪效果.

分形地貌的分维模型能够充分反映地形的统计纹理特征,利用分形内插能从低分辨率的卫星或航空照片高程数据获取高分辨率的高程数据,达到较理想的建模效果.而分形模型中无标度区的确定直接影响到分形特征参数的求解和DEM建模质量的好坏,常用方法是采用人机交互试验来选取无标度区,缺乏客观标准.本文提出一种自动确定无标度区的方法,实验结果表明,该方法在DEM自动建模过程中是简洁、有效的.

提出一种分析微波等离子体化学气相沉积工艺条件对金刚石薄膜的组成和光学性质影响的方法。采用红外椭圆偏振光谱仪来分析Si衬底上金刚石薄膜的组成和光学性质,研究微波等离子体化学气相沉积法生长条件和退火工艺对金刚石薄膜的消光系数和折射率的影响。实验表明金刚石薄膜中存在C-H、C=C、O-H和C=O键,生长条件对薄膜中C-H和C=C键的含量及薄膜的折射率影响较大;薄膜经过退火后薄膜的光学性质得到明显改善。

用红外椭圆偏振仪对热丝化学气相沉积法制备的金刚石薄膜的光学参量进行了测量。由于表面状态和界面特性的差异,分别对镜面抛光硅片和粗糙氧化铝基片上的金刚石薄膜建立了不同的模型,并在此基础上进行了测试结果的计算拟合。为了综合反应诸如表面粗糙度等表面界面因素对测试结果的影响,根据衬底特性将表面层和界面层分离出来,并采用Bruggeman有效介质方法对它们的影响进行了近似处理。结果表明,硅衬底上金刚石薄膜的椭偏数据在模型引入了厚度为879 nm的表面粗糙层之后能得到很好的拟合。而对于氧化铝衬底上的金刚石薄膜而言,除了在薄膜表面引入了粗糙层之外,还必须在衬底和金刚石界面处加入一层由体积分数为0.641的氧化铝、体积分数为0.2334的金刚石和体积分数为0.1253的空隙组成的复合过渡层(厚度995 nm),才能使计算值与实验参量很好地吻合。