通过CCD相机成像模型讨论了成像链路各个环节对系统传递函数的影响, 分析了滤波器品质因数的增强效果、品质因数对信噪比的影响, 品质因数对多个像元影响, 分析表明：当相机光学部件及传感器确定之后, 可以通过设置合理的后端滤波电路品质因数来增强系统传递函数; 当滤波器的最佳品质因数设置值为1时, 成像系统在Nyquist空间频率处的传递函数能够提高32%.利用黑白条纹靶进行相机传递函数测试及信噪比测试, 试验结果表明, 调制传递函数增强滤波器在品质因数为1时可提高CCD成像相机的成像性能, 提高传递函数30%; 电路噪声抑制能力与通带内最平坦滤波器相当.

场景非均匀校正和基于本底信息无快门校正等红外图像自适应非均匀性无快门校正算法不需要中断探测过程, 克服了定标类校正算法需要周期性定标的不足, 目前日趋受到重视。相对于场景无快门校正算法, 基于本底信息的自适应无快门校正算法具有复杂度低、易于实现的特点, 正逐步从理论研究走向具体工程应用, 通过硬件系统实现该校正算法具有重要的应用价值。根据自适应无快门校正算法理论特点, 采用基于FPGA构建SOPC系统的方法进行了硬件实现, 主要由校正参数计算、本底采集、校正模型等模块组成。校正参数计算部分根据自适应拉格朗日插值计算和更新校正参数, 本底采集模块用于采集均匀本底信息, 为图像校正提供一系列本底信息, 校正模块完成红外图像的实时非均匀性校正。实验结果表明: 实现的非均匀性无快门校正系统具有占用硬件资源少、延迟短和图像效果好的优点, 能够广泛应用在红外成像系统中, 具有较强的研究价值和现实意义。

结合离散正弦变换(DST)和离散余弦变换(DCT)，提出一种新的DST/DCT直流偏置-离散多音频(DC-DMT)调制方案。在不增加系统复杂度的情况下，该方案可拓展独立子载波的个数，有望提高可见光系统的传输速率。通过推导该调制方案下的误码率表达式及该调制信号峰均功率比（PAPR）的互补累积分布，分析了限幅噪声对离散多音频（DMT）、直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）及非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）可见光系统误码率的影响。研究结果表明，理论分析的误码率与仿真结果一致，在相同的传输速率下所提方案误码率更低；PAPR的互补累积分布与调制阶数无关，但随子载波数N增加而增大，在N较大时理论分析与仿真结果吻合。误码率仿真结果表明，相同传输速率下DST/DCT DC-DMT与DCO-OFDM在低信噪比时误码率性能相当，均优于脉冲幅度调制-离散多音频（PAM-DMT）、DC-DMT及ACO-OFDM；在高信噪比时，限幅噪声会使系统误码率增大。

提出一种新的室内可见光非直流偏置正交频分(Non-DC-Biased Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NDC-OFDM)复用系统, 该系统采用多个颜色LEDs作为光源, 在保证高传输可靠性的同时可以维持环境光的稳定。将空间调制和同色异谱调制结合并应用到室内可见光OFDM通信系统中得到一种新的适用于室内可见光通信系统的NDC-OFDM传输方案, 该方案具有OFDM、空间调制和同色异谱调制的优势, 适用于高速室内白光通信系统。仿真结果表明所提出的NDC-OFDM室内可见光传输系统与传统的直流偏置光OFDM(DC-biased Optical OFDM)和非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical OFDM)相比具有更好的优势, 并且与其它NDC-OFDM室内可见光传输方案相比, 对于OFDM信号高峰均功率比引起的光信号非线性畸变问题, 本文提出的多色LEDs NDC-OFDM室内可见光传输方案除了具有更好的鲁棒性外, 还不会产生光强度波动。

红外焦平面探测器已经迅速成为红外成像领域的主流器件。针对某些红外跟踪装置模拟器需要 使用诸如 320×256、128×128、64×64 等多种像元数的特殊要求，系统通过利用探测器自定义窗口 工作模式的功能来满足该需求。探测器偏置电压由高精度电压参考源实现，外围电路采用低噪声设计 技术，输入输出的数字信号均进行光电隔离。系统以 FPGA 为核心，实现了探测器基本时序控制、窗 口模式设置、数字视频接口、RS422 接口、模数转换和视频显示等功能，完成了自适应非均匀性校正、 自动盲元剔除、图像增强和灰度拉伸映射等算法，可以同时满足观测和算法验证等多种需求。

采用三维射线追踪对非空旷室内可见光传输环境中的信道冲击响应和光源位于天花板不同位置时的均方根(RMS)时延扩展进行估算。在此基础上采用有限状态马尔可夫链对室内可见光衰落信道进行建模，得到非空室内可见光信道冲击响应的分布。研究结果表明，随机分布反射物对非视距（NLOS）传输环境的信道冲击响应的影响相比视距（LOS）传输环境要大，光源位于天花板角落时均方根时延扩展比其他位置要大，多径效应也更为明显。

基于三维数据的人脸识别克服了二维图像数据受光照和姿态影响较大的问题, 但其较高的数据维数约束了它的实际应用。本文针对三维人脸数据的简化描述, 提出了将三维人脸映射至二维表示的本征形状描述图方法。该方法首先基于约束离散保形映射将三维人脸数据微分同构映射到一个局部几何特征保持的二维区域。然后基于人脸曲面几何结构特性和表观特性, 构建二维本征形状描述图, 用于简化对三维人脸数据的描述, 并进行识别验证。基于国际公共人脸数据库FRGC2.0和GavabDB的三维人脸识别实验显示, 本征形状描述图法在姿态变化大于60°时的识别率达到90.6%, 比现有方法高5.9%, 单次匹配时间为7.89 s。该方法将三维人脸识别问题转换为了二维平面图像的识别问题, 有效降低了数据描述的复杂度。得到的结果展示了该方法计算效率高, 且对姿态变化有良好的健壮性。

红外技术发展到今天, 红外凝视焦平面探测器阵列性能高、使用简单, 从而成为红外系统的主流。但是, 红外探测器的工艺和技术生产不出像可见光 CCD那样均匀的红外器件, 红外探测器阵列的非均匀性一直是红外凝视探测器的主要缺陷。人们开发了多种非均匀性校正算法, 尤其是基于场景的自适应算法, 极大地弥补了探测器的非均匀性缺陷。但是到目前为止, 各种算法都有一定的局限性, 尚不能彻底解决非均匀性问题。针对目前常用的几种非均匀性校正算法, 包括时域高通滤波算法、神经网络算法、恒定统计量算法等, 在天空、地面等不同场景条件下进行了仿真测试, 对算法的实施效果进行了对比分析。

非均匀性校正是红外焦平面阵列应用中的关键技术之一。神经网络算法是比较传统的非均匀性校正算法, 由于该算法采用像元四邻域的平均值作为此像元的真值, 所以这种估计方法具有较大的误差。在传统的神经网络算法基础上对焦平面阵列像元响应的真值估计进行了改进：基于图像匹配算法, 采用了相邻多帧图像中不同像元对同一场景点的响应的均值作为真值, 因而具有更高的准确性。对比仿真试验的结果表明, 该改进算法比传统的神经网络算法具有更好的效果, 在有效去除各种非均匀性的同时, 保持了图像细节, 改善了图像的视觉效果。

在无线光通信中,为了提高系统的性能,提出了一种新的定长双幅度数字脉冲间隔调制码分多址方式(FDAPIM-CDMA)。分析了采用光正交码时,它在多用户同步和理想异步干扰下的误码率(BER)特性,并给出了误码率上限和下限的数学表达式。研究了码长、码重、用户总数以及接收门限对系统性能的影响,并在相同情况下与开关键控码分多址(OOK-CDMA)系统的性能进行了比较。理论分析与仿真结果表明,FDAPIM-CDMA系统的误码率性能随码长的增大、用户数量的减少而提高。对于过长的码重,可通过增加接收门限值来降低误码率。当符号比特数大于等于6且门限值等于码重时,FDAPIM-CDMA的误码率上限和下限均比OOK-CDMA小,具有较强的抗多用户干扰能力。因此FDAPIM-CDMA可作为OOK-CDMA的一个有效的替代方式。