非合作目标航天器的位姿测量一直是各类复杂航天任务中所需解决的关键难题之一。传统的姿态测量算法多采用欧拉角以及旋转矩阵的方式描述目标位姿, 计算参数较多, 算法形式也相对复杂。针对这个问题, 通过单目视觉识别出具有矩形结构特征的目标航天器的一个矩形面, 然后在马达代数框架下, 根据该矩形面两条平行边所在直线方程的差值信息直接计算出目标姿态参数, 最终将姿态解算问题简化为一组四元线性方程组的求解。该算法无需知道目标尺寸, 计算形式简洁, 实时性高, 同时也能很好地保证结果的正交性。数值仿真以及地面验证实验结果表明, 该算法具有较强的稳定性, 测量精度能够满足测控要求, 在交会近距离范围内受两航天器间相对距离的影响较小。

针对现有的三维运动估计算法在精度、效率和稳定性等综合性能上的不足,提出了一种结合双目视觉三维重建和利用对偶四元数表达运动参数的新算法.该算法以双目视觉系统为基础,采用SIFT算法进行图像特征点的提取和匹配;根据匹配关系进行三维特征点重建,以获取三维场景中运动目标的结构参数;利用对偶四元数可同时表示刚体的旋转和平移运动的特点,实现目标对象运动参数的表达和求解.通过实验将提出的算法与现有算法(包括奇异值分解法、正交分解法和单位四元数分解法)进行比较,结果表明,该算法具有更加简洁的表达形式,在保持传统算法精度和稳定性优势的基础上提高了计算效率,具有更优的综合性能.

真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术，文章从人的视觉生理学角度介绍立体显示的相关原理，阐述真三维立体显示的相关概念。然后将目前的立体显示器进行分类，着重介绍目前现有的真三维立体显示以及其最新的技术发展情况。最后，通过比较这几种最新技术的优劣和应用领域，展望了自主开发真三维显示技术的可能性。

基于人眼视觉滞留效应,采用高速旋转的平面显示屏像素瞬间发光,形成圆柱体立体空间中的体素,重建真三维立体图像显示.针对旋转体机械结构造成的体素外疏内密的特点,本文研究了体素均匀化校正处理,得到较为理想的立体三维图像显示.

为了研究激光扫描共聚焦显微镜图像的计算机处理，首先对图像进行预处理，包括光线吸收和散射的补偿以及基于最大后验盲解卷积，以提高图像质量。然后采用光线投射算法重建三维结构，实现三维图像平移、旋转、缩放、光线设置等操作。实验结果表明，该方法能够应用于普通配置计算机，可以处理各大品牌激光扫描共聚焦显微镜拍摄的图像序列，具有较快的处理速度和良好的人机交互等优点。

频域光延迟线是一种光学扫描结构，其基本组成是一个衍射光栅、一个透镜和一个扫描镜。把频域光延迟线应用到光学相干层析成像系统中，可以使参考臂扫描速率至少达到数m／s以上，从而实现视频速率的图像获取。从几何光学的角度分析了频域光延迟线的工作原理，分析结果表明在扫描角很小的情况下，入射光的光程或相位变化频率与扫描角频率有较好的线性关系。基于这一结构的光学相干层析成像的结果证明可以避免活体生物组织位移引入的图像模糊。另外，还提出了一种基于微执行器的新扫描装置。

根据1／2波节自聚焦(GRIN)透镜中光的传输特性，提出了一种新颖的测量微小角位移的模型，通过对模型中光线传输和几何关系的理论分析，推导了待测角位移与光耦合效率之间的传递函数．针对模型对测量范围的限制，提出了一种可行的拓宽测量范围的方法．研究结果表明，该模型不但测量范围宽，而且测量准确度高，线性度好．

通过分析光学相干层析成像系统中的噪音源以及不同噪音对成像质量的影响，利用小波变换的方法，结合软阈值滤波对图像去噪，消除噪音对图像的干扰，处理后图像变得清晰了，图像质量得以改善，表明该方法能达到减小图像噪音的目的．

提出了近红外光纤探头“视距”模型．通过Monte Carlo模拟和两种不同光学性质的双层模型实验，得到了100μm探头“视距”的经验公式．提出了三层模型的“视距”定义，给出了“层分辨率”的概念，并通过大鼠大脑的试验得到验证．利用近红外光纤探头“视距”，可以区分不同的脑组织，在深脑探测手术中进行导航．探头“视距”提出了一个近红外探头视距研究的普遍方法，对光纤探头的设计有重要意义．

真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术.在三维立体空间对物体成像,突破了平面显示的禁锢.立体显示技术使用了很多方法,如静态体成像技术和体扫描技术.本文研究了用于显示动态体的体扫描技术的图像引擎的一些特性,使用一个基本的配备了无源发射表面的平移运动的体扫描系统的图像引擎.详细研究了坐标系统的转换,处理图像数据的过程,体素排序等.为真三维立体显示技术的进一步研究提供了必要的理论基础和重要的技术方法.