为了满足现代医疗领域中对内窥镜小型化、大视场的需求,采用反远距光学结构作为初始结构,利用Zemax光学设计软件在原有结构中加入5×5微透镜阵列,得到了一种工作于可见光波段、全视场为110°、焦距为1.55 mm、F数为4.2、最大通光口径为3.15 mm、系统总长为7.99 mm的高清电子内窥镜物镜光学系统。该系统由6片透镜组成,以光阑面为界分为前组和后组,其中前组包括一片前后两面均为阵列面的镜片,后组包含一组双胶合透镜。整个系统的光学调制传递函数在120 lp/mm处达到0.36,接近衍射极限,满足医疗使用的要求。设计结果表明,微透镜阵列在不改变口径的条件下对增大内窥镜光学系统视场有明显优势,在医疗领域具有广阔的应用前景。

采用具有“负-正”形式的反远距结构作为初始结构, 利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段的电子内窥镜物镜(EEO)光学系统, 其全视场为110°, 焦距为1 mm, F数为3.3, 最大通光孔径为3 mm, 系统总长为7.89 mm。该光学系统由6片透镜组成, 包括两组双胶合透镜和一片两面均为Q-type非球面的镜片。设计结果表明, 在奈奎斯特空间频率143 lp/mm处的调制传递函数(MTF)高于0.4, 接近衍射极限。为验证Q-type非球面在EEO系统设计中的优越性, 在相同计算平台与结构参数下设计了一款包含幂级数(PS)非球面的EEO系统, 对两者进行了分析比较。结果表明, Q-type非球面具有更强的系统像差校正能力, 且有利于提高系统的优化设计效率; 设计得到的Q-type非球面与其最接近球面之间的偏离量非常小, 有利于提高非球面光学元件的加工效率与检测精度, 降低成本; 同时Q-type非球面EEO系统的装配敏感性更低, 有利于提高系统的装配效率。

基于衍射光学元件的相位延迟和衍射效率表达式，推导出了含有偏心误差的多层衍射光学元件衍射效率表达式。建立了含有偏心误差的多层衍射光学元件衍射效率的数学模型，分析了偏心误差对多层衍射光学元件衍射效率及多色光积分衍射效率的影响。以在8~12 μm 波段内的硫化锌(ZnS)和锗(Ge)为基底材料构成的多层衍射光学元件为例，其设计波长对为8.79 μm、11.11 μm，构成多层衍射光学元件的两层谐衍射元件微结构高度为78.3391 μm 、34.6076 μm，当多层衍射光学元件的环带宽度分别为500 μm 和1000 μm 时，其衍射效率达到95%以上时，偏心误差须分别控制在5.8 μm 和11.17 μm 以内。该含有偏心误差的多层衍射光学元件的衍射效率分析模型对于多层衍射光学元件的设计与加工具有重要意义。

通过分析影响多光谱人脸识别的两个重要因子：皮肤的物理特性和传感器的系统响应特性，提出了基于波段调制的高阶奇异值分解多光谱人脸识别算法.该算法考虑到各波段上数据信息的差异性，用加权融合方法对多光谱图像光谱维进行单独处理，保留了光谱维更多的信息量.仿真结果表明,基于波段调制的高阶奇异值分解方法可应用于多光谱人脸识别，与未考虑波段特性的单波段积融合高阶奇异值分解、单波段和融合高阶奇异值分解相比有较高的识别结果.