为提高十字结构光传感器的标定精度, 提出一种十字结构光标定方法。利用提取光条中心直线的两步算法, 对成像光条进行直线特征提取并拟合出像素坐标系下的直线方程; 通过坐标转换, 得到相机坐标系下的图像直线方程, 再联合相机原点求出平面方程; 由此平面方程联立相机坐标系下的二维靶标平面方程解出相机坐标系下的激光直线方程; 改变靶标姿态, 得到多组相交光条直线信息并用随机抽样一致性原理拟合出十字激光平面。最后对环规标件进行三维重建并进行误差分析, 试验测得环规内半径误差均值为0.155 8 mm。此方法充分利用了直线特征上的点信息, 解决了以往拟合光平面算法特征点少的问题, 增强了算法的鲁棒性, 具有一定的实用性。

针对单个线结构光传感器在涂胶检测中存在检测盲区的问题, 提出一种利用三个线结构光传感器组合测量的方法对胶体进行三维测量, 三个线结构光环绕胶枪形成一个闭合的三角形光刀, 垂直投射到待涂工件表面进行实时在线检测, 采用张正友标定法进行相机标定, 利用最小二乘平面拟合法完成光平面的标定, 通过测量标准块来分析三个线结构光传感器的测量精度, 测量结果表明传感器测量误差均小于0.15 mm,符合测量要求。然后设计试验, 对胶体进行三维测量并对测量精度的影响因素进行分析, 获取胶体轮廓的三维点云数据并进行三维重建, 得到胶体截面三维轮廓图, 最后提取胶体的宽度和高度两个参数并与人工检测的结果进行对比。试验表明采用该方法对胶体进行几何参数的三维测量是可行的。

为了获得优异的慢光性能，设计一种在逆时针旋转45°的完整正方晶格的中心行及与其相邻的第二行引入非本征缺陷棒的光子晶体波导（PCW）。引入的连续腔作为电磁能量的存储器和光速减速器，用于PCW中的慢光传输，也适用于光通信、光计算和光信号处理领域。采用平面波展开法研究所提结构的慢光传输特性，分析了结构参数对慢光性能的影响，最终在归一化延迟带宽积（NDBP）达0.40的情况下，带宽达到23.37 nm。所提结构的设计方法为进一步提升具有高带宽和高NDBP慢光的存储容量提供了重要的理论依据。

基于光子晶体谐振腔的耦合原理，采用环形腔与微腔结构结合的形式，设计了一种六通道波分复用器。利用平面波展开法研究了晶格常数为0.55 μm时光子晶体禁带范围随介质柱半径的变化关系，并得到其能带结构。采用时域有限差分法分析了谐振腔结构对波长的影响，得到了该谐振腔结构的传输特性曲线及电场分布，并实现了波长为1.3298，1.4316，1.4419，1.5564，1.5966，1.6191 μm的六通道波分复用。实验结果表明，该器件通过调节微腔内外的介质柱半径进行选频，通过增加反射点的微腔结构减少串扰，通过改变输出端边缘介质柱的半径提高输出效率。最终实现透射率大于90%，平均带宽为9 nm的通道，且通道间串扰小，窄带特性好。器件尺寸仅为13.4 μm×17.6 μm，有利于进行光器件集成，具有潜在的应用价值。

在以工业机器人为主体的轨道车体打磨和喷涂系统中, 由于轨道车辆表面纹理特征较少和曲率变化, 使得物体表面关键特征定位困难和稳定性差等问题。为解决上述问题, 首先对常见的视觉传感器的优缺点进行分析, 然后选择使用单目视觉技术来对车体表面特征定位方法进行研究, 提出并实现了融合多传感器的方法来实现大型物体表面关键特征的定位。该方法结合使用单目相机和激光位移传感器, 在算法层面上借鉴了逆映射和最近点迭代的算法。最后对提出的算法进行验证, 结果表明: 该方法可高效快速地计算出车体目标点的三维坐标和相机相对车体的位置关系, 并根据结果对误差来源进行综合分析。

木材密度决定着木材力学性能, 是木材物理性能的重要指标之一。 近年来, 由于近红外光谱分析具有操作过程简单、 方便、 快速等优势, 已有学者应用近红外光谱数据预测木材密度, 但是, 在实际应用中, 数据集缺乏、 光谱特征欠优、 非线性拟合准确性低等问题还没有得到完全解决, 木材密度预测模型的精度有待于进一步提升。 木材密度中, 木材的绝干密度相对稳定, 测量结果相对精确, 以柞木绝干密度预测为研究对象, 通过采集不同含水率下的近红外光谱信息构建出适合不同含水率条件的绝干密度非线性预测模型。 首先, 选用德国INSION公司的近红外光纤光谱仪, 运用SPEC view 7.1软件对不同含水率的柞木样本采集光谱信息; 然后, 利用SPXY样本划分方法, 按2∶1划分校正集与预测集, 并利用多元散射校正、 二阶导数光谱及S-G平滑方法进行光谱预处理, 以减少散射光和高频噪声的影响; 接着, 运用连续投影算法（SPA）提取有效的波长信息; 最后, 运用一种非线性权重粒子群算法优化的BP网络（IPSO-BPNN）建立不同含水率状态下的近红外光谱与柞木绝干密度之间的关联, 实现柞木绝干密度预测模型的构建。 实验过程中, 加工选取了100个柞木试件样本, 在绝干条件下测量样本试件密度和光谱信息, 并浸泡水中测量出不同含水率对应的光谱信息, 实验结果表明: SPXY保证了校正集样本的均匀分布, 提高了模型泛化能力; MSC、 二阶导数和S-G卷积平滑相结合的方法抑制了原始光谱中噪声高频信号, 同时使得峰值更加突出; SPA从117个光谱数据中优选出16个特征波长, 提高了建模精度; IPSO-BPNN模型较SPA-PLS, BP和PSO-BP具有更高的相关系数, 更小的均方根误差, 柞木绝干密度预测相关系数为0.938, 预测均方根误差为0.012 9, 方法可以对木材密度在线无损测量提供一定的理论基础。

为了解决工业机器人线结构光视觉引导系统在测量目标物体棱边时难以保证定位基准精度的问题, 提出了多个线结构光视觉传感器组合测量的方法。首先使用单个线结构光视觉测量系统对目标物体的棱边进行测量分析, 通过改变目标物体的位姿找出测量系统中存在的问题; 之后结合单目线结构光视觉测量系统的不足, 设计线结构光视觉测量系统的组合测量方案, 并对各测量系统的测量位置进行了合理布局, 理论论证得出: 四组线结构光视觉测量系统的组合测量方法可以达到测量物体任意位姿的目的; 最后对该组合测量方法进行了测量系统的实验验证以及控制系统的仿真验证, 实验结果表明测量误差均值为0.13 mm, 对机器人的位姿引导误差期望值为0.3 mm, 证实了方法的有效性。

利用傅里叶红外光谱仪在温度范围为573~953 K、波长范围为3~20 μm下测量Ti-6Al-4V合金在0°~84°下的方向光谱发射率,并系统研究了方向变化对其光谱发射率的影响。实验结果表明,在波长小于10.3 μm的短波处,Ti-6Al-4V合金发射率在0°~84°下随角度变化呈现出类似绝缘体的特性,而在大于10.3 μm的长波处,其变化呈现出类似金属的特性。该合金的光谱发射率在573~773 K范围内随温度的升高而增大,并且在0°~70°与80°~84°内随波长变化趋势相反。当Ti-6Al-4V合金氧化后,其发射率在60°时达到最大值且非金属特性在长波处随氧化时间增加越来越明显。由此可见,在不同测量角度下,温度、波长和氧化程度等因素对Ti-6Al-4V发射率的影响很大,该研究可以丰富Ti-6Al-4V合金的方向光谱发射率数据库,为辐射测温技术提供数据支持。

针对航电系统中的大容量高带宽存储和机载模块通用性问题, 通过研究机载存储系统架构, 提出了通用扩展机载存储系统架构, 满足机载存储模块的通用性需求。在分析该架构下SIL3132控制器工作原理和机载存储系统关键技术基础上, 设计并实现了基于VxWorks的大容量机载存储系统驱动,最后对大容量机载存储系统的读写性能进行仿真分析, 结果表明大容量高带宽存储系统是一种高效的机载存储系统。