为了寻求工程泥浆的高值资源化利用有效途径, 以经机械脱水泥饼为主要原料, 掺加不同比例的粉煤灰和钢渣制备陶粒, 设计了高含水率泥饼制备陶粒的成型设备和工艺流程, 探究了化学组成对陶粒性能的影响, 测试了陶粒混凝土和易性及强度性能, 并与普通混凝土进行了对比。研究表明: 掺入适量钢渣能有效提升陶粒的强度, 降低吸水率; 而粉煤灰则反之, 主要原因是钢渣的掺入优化了黏土的SA/R(难熔成分与助熔成分质量比), 而粉煤灰的掺入则劣化了该比值。当钢渣掺入量为10%(质量分数)时, 烧结陶粒的筒压强度为5.8 MPa, 吸水率为10.4%, 堆积密度为1 076 kg·m-3, 表观密度为2 010 kg·m-3, 满足《陶粒混凝土技术规程》(DBJ/T 15-62—2021)中关于高强陶粒的使用要求, 可以应用于陶粒混凝土。按C45设计的陶粒混凝土抗压强度为23.49 MPa, 流动性较好, 表观密度较低, 能降低其12.4%的自重, 适用于非承重结构。

过渡金属原子掺杂硅团簇不仅可以提高硅团簇的稳定性，还可以使其产生许多新颖的物理和化学特性，在新能源和材料领域应用广泛。本文基于密度泛函理论并结合粒子群优化算法程序卡利普索，对CoSi₁₆^-和Co₂Si₃₂^2-团簇的几何结构、电子、光谱和热力学特性进行了系统研究。结构优化发现，CoSi₁₆^-和Co₂Si₃₂^2-团簇基态结构分别为Co原子被包裹在Si笼内部的高对称D_2d和D_2h点群对称笼状结构。在此结构基础上，分析了两体系的磁性和键级等特性。此外，根据拟合的光电子能谱、红外和拉曼光谱，对两体系的主要特征峰进行了归属分析。最后，研究了体系的热力学特性，讨论了热力学参数C_v 和 S随温度变化的规律。

双光子激光直写技术以其高精度、高灵活性的特点在科研领域被广泛应用，但较低的直写速度制约了其在工业领域的应用与发展。本团队基于转镜扫描系统设计并验证了一套高速双光子激光直写光刻系统，该系统基于空间光调制器与多通道声光调制器的联合调控，实现了六通道并行刻写功能，且每个通道可独立调控，调控频率可达MHz以上。实验结果表明，每通道直写速度最高可达7.770 m/s，刻写特征尺度最小为150 nm，并行刻写时的最高直写速度可达46.62 m/s。此外，本团队基于反射式像旋转器设计了一种高精度调节通道间距的方法，调节精度优于1 nm。

在计算机视觉研究中, 传统的小视场、可见光相机获取信息有限, 对特殊环境适应能力差。为了增加信息的获取量, 提高适应环境的能力, 需要用到双目超大视场红外相机。针对双目超大视场红外相机标定精度低的问题, 基于一种通用相机模型, 结合主动红外辐射标定板, 提出了一种标定方法。通过该相机模型中的标定原理, 对双目超大视场红外相机内部参数和外部参数进行了准确标定。实验结果显示: 焦距、基线距离标定误差、标定角点平均重投影误差分别低于0.99%,0.24%,0.60像素, 较高的标定精度验证了所提方法的正确性。

在红外光谱中, 大气对不同波长辐射透过率不同, 透过率较高的波段范围称为大气窗口。 为在大视场角范围内探测目标在长波红外光谱的辐射, 弥补传统可见光相机在复杂环境下不能探测目标的缺陷, 超大视场长波红外相机应运而生。 相比于传统可见光相机, 超大视场长波红外相机覆盖视场大, 能够用于夜间、 烟雾等复杂环境, 具有一定穿透效果。 双目超大视场长波红外立体视觉系统可用于车辆夜间辅助驾驶, 军用无人化作战平台全天候信息侦察等领域。 作为实现立体视觉的第一步, 标定的准确性严重影响立体视觉中物体三维重建精度, 因此提高标定准确性是立体视觉研究中的关键问题。 标定目的是求出立体视觉成像的内部参数和外部参数, 内部参数描述相机镜头成像的物像关系, 外部参数表示两个相机之间的相对位置关系。 但超大视场长波红外相机成像畸变严重、 分辨率低、 图像对比度低, 对立体视觉标定造成极大困难。 为准确标定超大视场长波红外立体视觉外部参数, 在Scaramuzza通用相机模型基础上提出了一种基于最小二乘法的外部参数标定方法; 为评价内外参数标定结果准确性, 以常用单目角点重投影误差评价内部参数为基础, 引入外部参数, 提出一种双目角点重投影误差评价方法。 为验证方法有效性和准确性, 使用主动红外辐射标定板生成角点, 分别采用视场角（FOV）为180°和210°的两组双目超大视场长波红外相机, 在不同位置上进行标定实验。 实验结果显示, 常用的Bouguet方法双目平均重投影误差（BMRE）在0.782～0.943 pixels, 而基于最小二乘法方法BMRE处于0.620～0.754 pixels, 实验数据表明该方法有效降低了双目角点重投影误差, 提高了外部参数标定准确性。 此外, 评价方法操作简便、 客观准确, 避免在评价过程中对物点三维重建从而引入额外误差, 并且不需要高精度三维坐标测量设备。

为了准确标定超广角红外相机, 从超广角红外相机的泰勒多项式标定模型出发, 提出了一种基于主动红外辐射标定板的标定方法。该标定板克服了以往超广角相机标定板制作困难的问题, 可用于标定超广角红外相机。实验结果显示, 角点平均重投影误差(MRE)和角点重投影方均根(RMS)分别为0.30和0.34像素。

为精确标定可见光和红外双波段相机系统, 减少标定板数量并增加对相机响应波段的适应性, 设计了一种基于帕尔贴效应的双波段自适应标定板, 以解决以往大尺寸标定板制造困难的问题.通过控制电路中的电流产生不同强度的红外辐射, 实现对相机系统响应波段的自适应.从双目超大视场长波红外相机拍摄的图像中可以看出, 该标定板标定角点数量多, 能够满足超大视场需求; 标定角点清晰, 对比度高; 红外辐射均匀性、稳定性好.性能测试结果表明, 标定角点重投影误差达到亚像素级别, 标定参数误差均在1%以内, 畸变校正效果好.

摄像机标定通过求解摄像机的内外参数，获取空间物体三维坐标与图像二维坐标的对应关系，在计算机视觉中起到越来越重要的作用。介绍了摄像机标定技术中的常用坐标系及转换关系、摄像机成像的线性及非线性模型，以及三类典型的标定方法。相比于小视场，针对大视场摄像机标定方法的研究较少，重点针对六个方面的改进，归纳了国内外近年来大视场摄像机标定方法的研究进展。

针对大视场红外凝视成像系统中非相似成像对目标形状、运动规律产生畸变影响而造成的跟踪困难, 提出了一种基于梯度熵权的目标质心定位模型, 并结合卡尔曼滤波实现了大视场中多目标跟踪.该模型利用灰度梯度来描述小目标的概率分布, 并求取目标8个方向区域内的梯度熵权, 来表示目标不同位置与质心的相关程度.提出了多方向最大梯度法来提取大视场中的天地分界线, 确定深空背景区域, 通过背景抑制提取航迹起始点.采用线性路径规划方法, 解决了目标相遇时卡尔曼滤波模型之间的互相干扰问题.实验结果表明: 所提方法在视场角为70°和180°的三种背景下, 可准确跟踪多个航模、飞机和导弹目标, 与传统跟踪方法相比, 跟踪中心定位误差低、准确率高, 平均帧速提高了约1.5倍.

为了拓展荧光辐射差分(Fluorescence Emission Difference,FED)显微术的应用, 使得该方法可以同时对生物样品的不同组织结构进行超分辨成像, 本文对双色FED显微系统展开了研究。FED的基本原理是将实心光斑扫描得到的共焦显微图像减去空心光斑扫描得到的负共焦图像, 以此获得超分辨显微图像。在对单色FED显微系统进行研究后, 本文提出了一种可行的双色FED显微成像系统方案。实验结果表明, 在488 nm和640 nm激发光下, 该系统在荧光颗粒上分别实现了135 nm和160 nm的空间分辨率, 另外也能对生物样品的不同组织进行多色同时超分辨显微成像, 满足了实际应用的要求。