针对支架等遮挡物对720°全景相机底部图像造成遮挡的问题, 本文提出了一种基于分步拍摄的消除底部支架遮挡方法。通过对侧面、顶部一次拍摄和对底部两次拍摄消除底部遮挡。在此基础上, 针对侧面、顶部、底部图像亮度不一致问题进行了优化。基于全局的匀色算法会导致不同区域的图像互相影响, 造成匀色结果的偏差, 提出了一种基于区域生长法图像分割的Wallis匀色算法。实验结果表明, 本文方法能够消除底部图像遮挡; 使用本文算法匀色, 图像颜色差异较使用基于全局算法减小59.3%。

当GPS、北斗等卫星导航系统的信号由于干扰等原因失效时, 亟需一种辅助导航算法引导无人机完成任务。综合TERCOM和SITAN算法的优点, 提出了一种适用于无人机的地形匹配算法, 既允许较大的初始位置误差, 又满足机动条件下连续匹配的需求, 仿真结果表明, 该算法能够实现无人机惯导条件下的辅助导航, 具有较大的实用价值。

仿生复眼系统是一种多子眼拼接的大视场高分辨率成像系统, 由一级同心物镜和二级子眼镜头阵列组成。为实现大视场无缝隙拼接成像, 必须严格保证所有子眼镜头的光轴与同心物镜球心的对准误差在光学设计允许的公差范围内。首先, 基于PSM(point source microscope)定位仪的自准直原理确定PSM的基准参考零位, 然后通过转接器将PSM分别固定在所有子眼镜头安装孔中, 计算经同心物镜反射后像点质心位置与子眼安装孔轴线对准误差的几何关系式, 最后用Lighttools软件仿真检测光路并对所有安装孔对准误差进行检测。实验结果表明: 所有安装孔轴线与同心物镜球心的对准误差均小于30 μm。满足光学设计中子眼镜头光轴与同心物镜球心对准误差小于50 μm的公差要求, 从而保证了仿生复眼成像系统大视场高分辨率无缝拼接影像的获取。

针对多旋翼无人机的编队动态航路规划问题, 提出一种蚁群算法和快速扩展随机树RRT算法相结合的改进混合算法。首先利用蚁群算法离线搜索全局航路代价最小的初始航路, 在局部航路规划中提出“协同避障—重构”策略, 同时运用改进RRT算法实时修正几何航路, 使机群满足时间协同约束绕过静态威胁源和突发障碍物, 编队飞行至目的地。仿真结果表明, 提出的改进混合算法和策略能有效规划无人机动态无碰航路, 相较普通RRT算法, 航路最优性及局部航路在线搜索速率得到明显提升。

为了解决基于字典学习的超分辨重构算法耗时过长的问题，提出了基于稀疏阈值模型的图像超分辨率重建方法。首先，将联合字典理论与图像块稀疏阈值方法相结合，训练得到高、低分辨率过完备图像字典对。接着，通过稀疏阈值OMP算法对图像特征块进行稀疏表示。然后，通过高分辨率字典重构出初始的超分辨图像。最后，通过改进迭代反投影算法对初始的超分辨图像进行全局优化，从而进一步提高图像重构质量。实验结果表明，超分辨图像重构平均峰值信噪比(PSNR)为301 dB，平均结构自相似度(SSIM)为0937 9，平均计算时间为102 s。有效提高了超分辨重构的速度,改善了重构高分辨图像的质量。

针对45 nm节点投影光刻物镜的应用, 开展了工作波长为193 nm的深紫外浸没式高数值孔径(NA)投影光刻物镜的研究和研制。设计了数值孔径(NA)为1.30的离轴三反射镜投影光刻物镜和NA为1.35的同轴两反射镜投影光刻物镜, 并对两个设计方案的优劣进行对比分析, 选择了同轴式结构作为最终的设计方案。分析了系统在不同NA情况下可变光阑与其远心度之间的关系, 提出了用双可变曲面光阑的设计方案来优化系统的远心度。实验表明, 应用本文设计方案, 光刻物镜的波像差小于1 nm, 畸变小于1 nm; 新型的可变光阑使系统NA在0.85~1.35变化时的最大远心度由5.83~17.57 mrad降低至0.26~3.21 mrad。本文提出的设计方案为45 nm节点高数值孔径投影光刻物镜的研制提供了有益的理论依据和指导。

为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂，建立了一套基于伴随α粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、α粒子探测器、γ探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量，获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征γ谱。谱分析的结果表明，除了As元素外，P，F，S，Cl元素的特征γ峰清晰可见，说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。

为了满足工程应用对图像拼接实时性的要求, 依据已设计完成的基于同心球透镜与微相机拼接阵列复合结构的十亿像素瞬态成像系统, 提出一种基于统一计算设备架构(CUDA)与先验信息相结合的自适应图像拼接并行加速算法。首先, 利用高精度四维标定平台对相邻微相机成像重叠区域进行预标定。接着, 采用基于CUDA的快速鲁棒特征(SURF)方法检测提取重叠区域图像的候选特征点集。然后, 运用基本线性代数运算子程序(CUBLAS)加速基于随机KD-Tree索引的近似最近邻搜索(ANN)算法, 用于获取初始匹配点对。最后, 提出一种改进的并行渐近式抽样一致性(IPROSAC)算法, 用于剔除误匹配点对和空间变换矩阵的参数估计, 从而得到拼接图像的空间几何变换关系。实验结果表明, 该算法的图像拼接时间为287 ms, 与单独采用CPU串行算法相比速度提高了近30倍。

补偿中子测井受到环境温度的影响,利用数值模拟计算来进行修正,但目前的理论计算程序MCNP缺乏水的精细温度相关的热中子散射数据库.为了解决蒙特卡罗模拟热中子散射S(α,β)模型只能求解特定温度条件下中子输运问题的局限性,基于热中子散射的S(α,β)原理,采用内插法得到不同温度下水的频谱分布、振动;在最新的ENDFB-VII.1数据库上,利用NJOY99程序制作了ACE格式的轻水热中子散射截面数据库.利用系列次临界基准题对数据的准确性进行了验证,不同数据库之间的计算结果及基准题的结果符合得很好.自制的数据应用于测井仪器中的温度效应修正,取得了较好的效果.

依据已设计完成的基于同心球透镜的四镜头多探测器阵列拼接成像系统, 对该系统图像拼接配准过程所采用的特征检测提取、特征向量匹配与筛选、空间变换模型参数估计等算法进行了研究。首先, 采用Fast-Hessian检测子提取参考图像和待配准图像的特征点, 并生成加速鲁棒特征(SURF)描述向量。接着, 采用快速近似最近邻(FANN)逼近搜索算法获得初始的匹配点对, 并对匹配点对特征向量的欧式距离进行排序。然后, 参照成像系统光学设计参数设定合理的阈值, 筛选并保留下较好的匹配点对。最后, 提出了一种改进的渐进式抽样一致性(IPROSAC)算法对空间变换矩阵模型进行参数估计, 从而得到参考图像与待配准图像的空间几何变换关系。实验结果表明: 该算法对图像尺寸、旋转和光照变化都具有一定的不变性, 特征匹配时间为0542 s, 配准变换时间0031 s, 配准误差精度小于01 pixel, 可以满足成像系统关于图像配准实时性和准确性的要求, 具有一定的工程应用价值。