针对当前蜂窝夹芯结构超声无损检测效率低及耦合剂污染等问题, 该文提出了使用空气耦合超声透射法进行检测并成像。首先利用COMSOL建立了二维蜂窝夹芯结构空气耦合超声检测模型, 通过置入不同大小空气层以模拟实际脱粘缺陷。仿真结果表明, 与无缺陷相比, 脱粘后超声信号幅值变小, 且缺陷越大, 超声信号幅值越小。其次制定空气耦合超声透射实验方案, 使用频率为200 kHz空气耦合超声换能器对不同脱粘面积进行实验研究, 实验结果与仿真结果趋势相同, 验证了该方法的有效性。最后搭建了空气耦合超声C扫描系统, 对不同大小脱粘缺陷进行超声C扫描成像。成像结果表明, 该方法最小可显示9 mm的脱粘缺陷轮廓, 解决了蜂窝夹芯结构的脱粘无损检测。

对于多组分混合气体定量分析而言, 基于特征光谱的定量分析技术具有不可比拟的优势, 而定量检测效率与精度取决于其采用的光谱数据处理算法的优劣。 优化光谱分析算法参数与改进光谱数据处理方式是提高定量分析速度与精度的重要手段。 针对井下多组分气体定量分析建模过程中支持向量机(SVM)参数难以确定, 并且随组分数增多而呈指数增长的光谱数据运算量的问题, 提出了一种改进型粒子群优化-支持向量机(PSO-SVM)算法。 该算法主要针对多组分气体混合光谱数据量大, 光谱特征信息存在交叠的问题进行研究。 通过粒子变异约束PSO算法的收敛路径, 再通过粒子信息共享提高模型优化效率, 最后利用设置动态不敏感区提高模型精度。 设计了一种井下多组分气体快速定量检测系统。 该系统由CPU控制信号调制模块驱动红外光源, 信号光经过滤尘除湿后的气室照射在探测器上。 在压力与温度传感器补偿的基础上, 由信号处理模块将探测得到的光信号量化传入CPU, 最终, 结合改进型PSO-SVM算法实现各组分气体浓度的定量分析。 在完成井下实际样气采集、 预处理的基础上, 对浓度范围0～100%的CH4和浓度范围0～10%的C2H6, C3H8, SO2和CO2共5种组分的混合气体进行了测试, 获得了800组红外光谱数据, 其中训练集400组, 验证集400组。 采用SVM建立了多组分气体的定量分析模型, 利用改进型PSO对SVM中的参数进行了优化, 并将获得的最优参数重建了定量分析模型。 对采集的红外光谱数据分别由本算法与传统BP网络算法进行各组分气体浓度反演, 实验结果显示, 由于变异粒子对其产生的约束, 使最优值收敛范围变小, 从而提高了收敛速度, 该算法建模时间仅为传统方法的1/10; 由于通过气体光谱特性给出不敏感区, 使特征光谱计算时交叉敏感效率降低, 从而提高了模型预测的准确度, 平均误差约为传统方法的1/5。 由此可见, 该算法在全局优化及快速收敛方面得到了显著提升, 改进型PSO结合SVM用于井下多组分气体定量分析是可行的。 改进型PSO-SVM算法对于多组分气体混合红外光谱数据的分离具有很好的适用性, 其有一定的实际应用价值。

静态干涉系统具有稳定性好、 抗干扰能力强的优势, 但其缺点是光谱分辨率低并且光谱测试范围不易调整。 针对静态干涉型成像光谱系统光谱分辨率低且不可调等问题, 设计了一种新型静态成像光谱系统。 系统由光束整形模块、 新型静态干涉调制模块以及成像模块构成。 光束整形模块将入射光缩束并整形为平行光, 进而保证入射干涉具后可以获得较好的干涉效果; 新型静态干涉调制模块对入射光进行相干处理。 在双折射干涉结构的基础上进行了改进, 在不改变原有静态干涉具尺寸的基础上提高了系统的光谱分辨率, 并实现了光谱分辨率的静态调制; 成像模块完成对目标区域二维可见光图像的采集。 系统核心部件由两组光轴相互正交的Wollaston棱镜作为分光器件, 在两棱镜间放置电光调制模块, 实现光程的静态扫描。 分析了新型静态成像光谱系统的工作原理, 给出了入射角、 折射角等主要参数的函数表达式, 并构建了系统的数据模型。 通过绘制系统光线追迹图的方式, 得到了该系统横向剪切量的函数方程, 并对影响横向剪切量的各个参数进行了分析与讨论。 通过仿真计算了改变结构角、 晶体厚度以及调制度等参数对横向剪切量的影响程度, 并定量计算了两个参数对系统光谱分辨率的影响程度。 由仿真分析结果可知, 增大结构角与加宽调制晶体厚度都可以为系统提供更大的光程差。 故通过电光调制的方式实现横向剪切量的静态扫描是可行的, 可以实现静态光谱图像的获取。 在实验中对660 nm激光进行了测试。 新型静态干涉模块采用孔径20 mm×20 mm, 厚度10 mm的两块光轴相反的Wollaston棱镜与厚度10 mm的电光调制晶体构成。 当调制度分别是0.000 2和0.000 6时, 成像模块采集得到干涉条纹具有明显差异。 当调制度增大时, 其干涉条纹密度增大, 说明采用越大的调制度, 系统对应的光谱静态扫描能力越强, 对光谱分辨率的控制越好。 由此可见, 本静态成像光谱系统在控制电光晶体调制度的条件下具有光谱分辨率可调的特性, 验证了系统的可行性。

光纤倒像器生产过程中容易产生鸡丝、斑点等缺陷, 检测时如何自动识别一直是研究重点。提出一种阈值分割方法, 对检测时采集的光纤倒像器图像先平滑滤波得到平均亮度图像, 再用采集的原始图像减去平均亮度图像, 对二者的差图像设定阈值进行二值化处理, 实现缺陷的自动分割。实验中使用典型的鸡丝、斑点缺陷图像, 验证了上述算法的有效性, 表明该方法能满足光纤倒像器的检测需求。

为研究动态飞行中外界环境色彩对平显显示信息的视觉影响，研制了一套平显信息配色绩效评价模拟系统。首先,采用IData软件对飞行导航平显界面进行建模，设置平显颜色字符块变量;其次,将建模生成的平显画面导入模拟飞行视景中进行飞行模拟测试，在模拟飞行过程中调用JSBSim模型对飞行操作数据进行动力学解算;最后,在测试过程中根据不同的飞行视景改变不同的平显字符块颜色进行模拟操作绩效的考察。模拟系统使用了OSG视景仿真软件包进行高逼真度视景仿真开发，大幅度降低了模拟系统的开发周期与难度。经过若干飞行员的模拟飞行试验，显示画面无抖动、无畸变，平显信息配色过程中无明显的视觉延迟，完全满足飞行员的测试需要。

随着传感器技术的发展, 单一的图像传感器往往不能够从场景中提取足够多的信息, 需进行多源图像融合。为了解决多传感器图像所表现的目标特征不一致的问题, 本文采用小波变换对红外及可见光图像进行了融合。首先利用小波变换将图像进行多尺度分解。对于高频部分融合, 取两幅图像小波系数矩阵对应元素的最大绝对值构造小波系数矩阵; 针对低频部分融合, 采用基于领域像素相关和基于区域方差相结合的策略。实验结果表明, 该算法将红外与可见光图像对同一目标所表现出的不同特征、细节有效地融合在一幅图像里, 增加了单幅图像的信息量, 丰富了目标的信息层次, 为图像显示观察和后续图像处理系统获取信息提供了基础。

便携式X光机应用越来越广，因而对其所成图像的降噪也显得尤为重要。本文首先讨论和分析了便携式X光机成像系统噪声的来源及其特性，针对传统单一降噪算法存在的不足，提出了一种新的复合式降噪算法。该复合算法不仅对高斯噪声和脉冲噪声有很好的滤除效果，同时也能有效地保护图像的细节部分。仿真实验证明，该算法切实可行。

为了能够快速、准确判断药筒模块是否合格, 实现检测的自动化, 针对药筒模块中可燃性紧塞盖图像的特点和检测要求, 在研究经典相关系数匹配算法基础上, 采用了一种快速图像匹配算法, 即通过减少相关系数计算量和模板搜索范围, 在保证匹配准确度的前提下来提高图像匹配速度。实验和现场测试表明, 使用该方法, 匹配速度提高了近67%, 实现了图像的快速匹配, 软件误判率＜1%,满足实际生产要求。

为了解决灰度图像配准中由于目标函数容易陷入局部极值而造成的误匹配问题, 使参数随图像的NMI计算和多分辨率级数进行自适应调整, 采用基于小波变换多分辨率策略,形成多尺度匹配模型, 并将粒子群算法(PSO)作为添加算子, 提出了以图像归一化互信息(NMI)作为相似性测度的混合遗传算法, 对CT与MRI图像进行了配准。实验结果表明,该方法能够解决遗传算法早熟收敛问题, 有效地克服信息函数的局部极值, 实现图像的自动配准, 具有匹配精确、鲁棒性好及效率高等优点。