针对水下图像因成像环境造成的色彩失真、对比度下降、模糊等问题，提出一种自适应水下图像增强算法。首先，基于Lab色彩空间的局部色偏和全局色偏对衰减颜色进行色彩补偿，再利用灰度世界算法恢复水下图像的色彩平衡。其次，使用自动色阶和伽马校正方法调整各通道信息，以获得高动态范围、高照度的图像。最后，通过反锐化掩膜方法获得高频信息并增强图像细节，从而获得清晰的水下图像。所提算法利用图像的色偏、均方差等统计信息，实现了自适应处理。实验结果表明，所提算法能有效去除水下图像色偏，提高图像对比度与清晰度，提升视觉效果。较之其他算法，其在处理效果及时间上均有优势。

现实中存在大量对称物体，利用三维激光扫描设备可获得对称物体的三维点云，但由于遮挡及设备本身等因素，三维点云会产生缺损。针对该问题，提出一种基于物体对称性的非完备激光三维点云分类补全方法。根据单幅二维图像中的对称关键点，建立对称平面的映射关系，根据对称平面在点云中的位置对非完备点云进行分类。针对半残缺点云，直接进行对称平面检测，然后做镜像补全；针对残缺未过半点云，与镜像点云融合后去除镜像点云中的重复数据点，完成补全；针对残缺过半点云，与镜像点云融合后利用孔洞直接修复方法补全缺失信息；针对极度残缺点云，考虑到缺失信息过多，将输入点云与镜像点云融合后再与完整的相似点云进行融合，去除冗余点完成缺失信息弥补。非完备三维点云的实际采集点云与公共数据库中点云的实验结果显示，所提补全方法能将不同类型的非完备点云补全为与完整点云极为相似的点云，验证了所提分类补全方法的有效性和可行性。

太赫兹波在生物学和危爆物检测等领域有广泛的应用前景，但其在成像上会受到探测器灵敏度的限制。搭建一套基于太赫兹量子级联激光器的自混合相干成像系统，将全息成像技术与自混合干涉测量相结合，实现太赫兹波段的大景深成像。利用自混合收发一体的特性，在不同偏焦程度下，对分辨率板上每毫米2个线对的区域进行二维成像，在偏焦56倍波长条件下得到与焦平面处相同的图像对比度。

获取果实生长期的外形参数指标，监控果实发育状况以及提取水果特征尺寸用于品质分级是农业中的一项重要工作。传统测量方法易损坏果实表面形态，基于二维图像特征处理的非接触式测量方法在测量各形态参数（尺寸、体积等）上具有局限性，针对该问题，提出一种自适应双向切片的非接触主动结构光式橙子外形参数三维测量方法。首先，使用主动结构光三维相机获取橙子三维点云，再利用搜索包围盒法计算其高度和直径；然后，为提高切片利用率，引入自适应条件判断相邻切片垂直面积变化率与阈值的关系来自动更新切片及更新多边形面积以计算切块体积；最后，通过累加法计算完整的橙子体积，且最终的计算值由双向计算得到的体积的均值确定。通过橙子仿真模型和两组类别真实橙子数据集上的验证，对计算值与真实值进行了回归分析。结果表明，平均耗时不大于8.354 s，其各指标的决定系数均高于0.95，橙子高度、直径及体积测量误差相较其他方法减少3.5%、0.9%、0.7%和3.6%。

针对光纤法布里-珀罗可调谐滤波器（FFP-TF）在环境温度变化时输出波长持续漂移，引起光纤布拉格光栅（FBG）解调不稳定的现象，提出一种基于改进AdaBoost算法的温度稳定FBG解调方法。采用AdaBoost集成学习构建可调谐滤波器的温漂模型，在迭代过程中提出基于误差率差值的弱学习器权重更新方法，以增强弱学习器权重与其预测误差之间的关联，提高多个弱学习器的集成效率。实验结果表明，传统AdaBoost补偿后可调谐滤波器在温度变化环境中的最大波长漂移为14.03 pm，而基于权重更新的AdaBoost算法补偿后最大波长漂移为4.75 pm。相比传统的基于标准具和气室的温漂补偿方法，所提补偿方法不需要添加额外元件，补偿精度高。

研究各向异性大气湍流中部分相干扭曲涡旋光束（PCTVB）的M2因子，并对其进行了数值模拟。研究结果表明，通过联合调控PCTVB的扭曲因子和涡旋因子，能有效降低湍流对光束传输质量的影响：调控扭曲因子和拓扑荷越大，PCTVB能更加有效地抑制湍流对光束传输质量的影响；调控扭曲因子和拓扑荷同号，PCTVB的抗湍流能力得到增强。对传统高斯谢尔模光束（GSMB）与PCTVB的M2因子进行了比较，结果表明PCTVB的抗湍流能力明显强于传统GSMB。此外，还发现各向异性因子可以弱化湍流对光束传输质量的影响，且各向异性因子越大，湍流对光束传输质量的影响越小。

增强现实近眼显示器是信息显示技术领域的研究热点之一。针对传统近眼显示系统结构存在的视场与体积不能兼顾的瓶颈技术问题，超表面光学元件凭借其光场多维物理量的调控能力和平面集成化优势，为开发大视场轻薄紧凑化的近眼显示器提供了新思路。首先介绍了超表面光场调控原理，重点分析了基于超表面的多种增强现实近眼显示光学系统设计方案，主要包括基于超表面和自由曲面的光学系统设计方案、基于超表面的视网膜投影显示设计方案、基于超表面的光波导设计方案及全息显示设计方案等，讨论了超表面在增强现实近眼显示领域面临的挑战，并对其未来的前景进行了展望。

基于传输矩阵理论及多模速率方程，研究了宽谱太赫兹量子级联激光器在不同光反馈强度下的自混合动力学特性。研究发现，在弱反馈下光场自混合对激光器光谱特性影响很小；反射物位置移动时的自混合信号呈正弦规律变化，同时自混合信号幅度随反射物位置的变化表现出周期性调制现象。宽谱量子级联激光器在弱反馈下可以应用于测距、成像及光谱测量。在强反馈下，宽谱激光器光谱受自混合影响显著，并有新的模式在原自由运行模式附近出现；但随着反射物移动，自混合信号波峰个数同弱反馈条件下一致，可正确描述反射物的移动规律。因此，强反馈下宽谱量子级联激光器仍可在一定条件下实现微米级的测距和成像技术。这一研究将有助于发展基于宽谱太赫兹量子级联激光器自混合现象的传感器应用。