为解决彩色物体表面颜色干扰以及条纹之间的颜色串扰导致彩色结构光系统产生的条纹颜色误识别问题, 提出了彩色结构光的条纹颜色分离以及聚类方法。首先, 提出了一种新的摄像机和投影机的颜色校正方法, 以消除外界环境光以及系统的颜色串扰现象, 解决系统的耦合性问题。其次, 给出了一种物体的反射分离机制, 用于提取物体表面的漫反射分量和镜面反射分量, 修正彩色物体的背景色对彩色编码条纹的影响。最后, 利用颜色聚类算法, 对经过彩色物体调制后的条纹进行颜色归类划分, 纠正条纹颜色之间的干扰, 恢复系统消耗的彩色条纹颜色信息。实验验证了本文提出方法的有效性, 结果表明: 该方法具有较高的抗干扰能力、较强的鲁棒性, 能准确有效地识别受干扰的彩色条纹, 识别正确率达到92%左右。

针对多摄像机一维标定算法精度低、抗噪性和稳定性差等问题, 提出了基于消失点之间互相约束的多摄像机标定方法.为了避免径向畸变对成像造成的影响, 利用欧式空间位置约束的几何特性, 进行畸变参数的求取.通过靶标特征点约束结合摄像机的射影不变性排除杂点的干扰, 再利用空间消失点之间夹角一致性, 以及靶标特征点所构成的直线和消失点的反向射线平行性来求解摄像机的参数.当一维靶标任意运动时, 存在着无法区分靶标特征点对应的成像点临界问题, 采取反推理论数学分析法可事先避免该问题的出现.通过构建多摄像机系统进行标定实验, 可以看出该方法具有较高的标定精度, 且随着噪声的增加, 标定结果具有一定的抗噪性和稳定性；由相对误差值可知, 该方法可应用于多摄像机系统.

在实时的虚拟场景渲染中, 为减少阴影图算法由分辨率不足导致的阴影走样, 提出了利用并行线性扫描的混合分辨率阴影图算法。首先, 从光源视角生成高分辨率阴影图, 利用并行线性扫描算法对深度均值差进行计算和分析, 自底向上的合并纹素, 建立纹素之间的索引关系并讨论混合分辨率阴影图的存储。在渲染阶段, 利用混合分辨率阴影图进行深度测试, 绘制实时的反走样阴影。实验表明, 与标准阴影图相比, 混合分辨率阴影图能提高20%以上的重要区域分辨率, 明显改善阴影边界锯齿走样, 使Dragon等模型的计算时间减少9%~18%。经实际应用验证, 混合分辨率阴影图是一种有效的实时阴影绘制算法, 可有效减少阴影图算法的走样。

为了提高大视场、远距离的双目摄像机标定精度，提出一种基于位姿约束的摄像机标定算法。该方法利用双目摄像机之间的三维位姿关系是刚体变换这一属性，标定出左、右摄像机相对位姿的外部参数。利用相对位姿为约束条件求取摄像机的初始内部参数，剔除较大的重投影误差值对应的标定图像组，重复迭代直至重投影误差平均值小于指定值，得到多个待优化的摄像机内部参数。再将最后标定图像组的角点坐标、待优化的摄像机内部参数和相应的外部参数，建立一个以角点三维重构坐标值与实际设定角点三维坐标值的模均值为最小的目标函数，求解出双目摄像机标定参数的最优解。该方法很好地解决了误差大的标定图像造成的影响，且充分利用了双目摄像机之间的位姿约束关系。通过仿真和标定实验可以看出，本文方法可以实现大视场双目摄像机的高精度标定。

为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究.使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三种外界因素对跟踪精度的综合影响情况.在文中假设基础上,分析可知:粗跟踪单元可以较好的抑制地面运动平台的振动,保证激光能够进入精跟踪视场;中强度的湍流使精跟踪残差标准差增大4倍左右,如果试验地点选择在高海拔地区,大气湍流使精跟踪残差标准差增大2倍左右.

探索用波长为488.0 nm 的激发光作为光源,用尿液作为样品,使用激光光谱法诊断膀胱癌的可能性。在510-630 nm 范围内采集健康人和膀胱癌患者尿样的荧光光谱,利用小波变换的方法进行数据处理。发现健康人的荧光光谱的小波变换都有3 个极大值,与之形成对比的是绝大多数膀胱癌患者的小波变换却有4个极大值,膀胱癌患者的尿样在550-570 nm 范围内比健康人多出一个极大值。用荧光光谱的小波变换是否在550-570 nm 区间有极大值作为判据,可以方便、准确地将膀胱癌患者和健康人的尿样区分开。

大孔径接收是克服大气光通信中大气湍流影响的有效途径之一。在有限孔径接收光强起伏理论基础上,建立了平均信噪比与无湍流影响时的探测器输出信噪比、孔径平均因子以及光强起伏方差之间关系的数学模型,并给出了系统误码率计算公式。通过数值计算得出了在给定误码率(BER)设计指标时,不同大气湍流参数条件下,接收孔径直径与无湍流影响时的探测器输出信噪比之间的关系曲线。

分析了大气散射和吸收特性, 并进一步研究了大气散射所引起的激光脉冲延迟效应, 定量分析了在不同能见度、不同脉冲传输距离、不同散射系数和单程散射反照率的条件下, 大气信道所产生激光脉冲传输延迟时间, 为探测误差的校正提供了理论依据。通过对仿真结果的分析可知, 在衰减系数不变的条件下, 大气信道的散射越严重, 散射所造成的路径延迟就越大, 激光脉冲传输延迟时间也就越长; 而大气的吸收效应越明显, 激光脉冲传输延迟时间越短。

在自由空间激光通信中, 精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD), 探测器的性能影响跟踪精度。为了研究四象限探测器在不同条件下的性能, 提出变步长的方法, 分析光斑大小对动态范围和探测灵敏度的影响情况, 在满足仿真精度的前提下, 缩短了仿真时间。在光斑能量服从高斯分布的情况下, 分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响, 特别研究非均匀背景光的影响。结果表明, 随着光斑半径的增加, 光斑位置检测的动态范围在增大, 位置探测灵敏度在降低。相同光斑半径条件下, 对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑, 而动态范围小于后者, 非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大。