为解决目前大多数紫外成像仪存在的定位和指向精度差、色差较大、分辨率及光能利用率不足等问题, 设计了一款高分辨率的大孔径消色差紫外光学系统。首先, 根据电晕放电检测的应用需求, 提出了紫外光学系统的总体设计。然后利用熔石英及氟化钙两种材料的不同色散特性, 根据改进的双胶合透镜结构设计了一款大孔径的消色差紫外光学系统, 并对该系统进行了公差分析。设计的紫外光学系统在全视场全探测范围内点列图均方根直径＜008 mm, 分辨率为20 lp/mm, 满足电力行业中对电晕探测的需求。

为实现Solar-Blind(日盲紫外)滤光片光密度在可见光谱段的高精度连续测试, 搭建了以氙灯配合单色仪作为光源、使用单光子计数器作为探测器的测试系统, 并对该系统的误差进行分析。系统主要装置有氙灯与单色仪组合的光源, 标准衰减装置和单光子计数器; 以替代法为基础进行测试, 将由单光子计数器探测到的衰减后的计数值作为参考计数值替代光源的初始计数值, 通过运算得到滤光片的可见光谱段光密度; 该测试系统将滤光片光密度的测试动态范围扩展到0~-11OD, 实现了可见光谱段内进行连续光谱测量的功能, 且降低了系统的测试误差。与使用窄带LED作为光源的测试系统相比, 测试不确定度由2%降低至0.5%, 相对重复性误差由0.2％ 降低至0.13％。

为评估日盲紫外像增强器的带内响应能力及带外截止能力, 基于标准替代法, 设计并实现了宽光谱大动态范围的日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统。系统选择宽波段、高亮度、高稳定性的激光泵浦白光光源作为基本光源, 与单色仪配合构建了单色辐照场, 并采用可溯源于美国 NIST标准的硅陷阱探测器作为参考探测器, 通过高精度静电计和多种抗干扰手段进行微弱电流测量, 实现了对日盲紫外像增强器绝对光谱响应的高精度测试。实验结果表明: 系统可覆盖光谱范围 200 nm~630 nm, 动态范围达 106, 测试不确定度低于 5.5%。该测试系统稳定可靠, 精度高, 基本满足日盲紫外像增强器筛选的应用需求。

阐述了近紫外探测系统工作原理，在此基础上建立了基于探测器信噪比分析的近紫外作用距离模型，并详细分析了近紫外谱段目标、背景辐射特性及大气传输对探测距离的影响。以实验室现有近紫外探测器为例针对所建模型进行系统作用距离研究，最终得到不同积分时间下该探测系统的作用距离。上述方法可用于实现对近紫外探测系统作用距离的预判，为近紫外探测技术的发展与深入研究提供参考。

采用Verilog语言设计了一套基于RGB格式的视频采集预处理系统,先将采集到的RGB信号转换成易于处理的YCbCr信号,然后进行相应的处理,最后再转为RGB信号输出显示.系统包含视频采集模块、视频显示模块、IIC控制模块和视频处理模块.各个模块的功能通过在Xilinx公司的XC5VLX110T上得到实现.给出了系统的效果演示、仿真结果和效率分析,结果表明该方案是可行的,并且在处理速度上有很大的优势.

针对高压输电线路电晕检测及定位问题,设计了基于DM8148的双谱段视频融合电晕检测系统,实现了双路视频的采集、处理、融合、压缩和存储.采用时域递归滤波算法对日盲紫外图像进行去噪处理,利用基于小波变换自适应加权融合法将日盲紫外、可见光两路视频进行实时融合.实验结果表明融合图像具有较好的视觉效果,能够很好地将紫外、可见光检测图像融合,实现电晕放电点检测的准确定位,系统能满足电晕检测的需求.

在电晕探测系统中, 为满足高精度Camera Link接口相机的高实时视频采集、处理需要, 同时降低系统成本及复杂度, 提出了一种通过DM642的视频端口扩展Camera Link接口的方法。与一般采用FPGA作为处理前端不同, 该方法基于视频端口的原始捕获模式, 实现了在DM642上的Camera Link的直接扩展。设计了硬件电路及VP口采集驱动程序, 并采用高精度(16bit)紫外相机进行了实时采集。结果表明, 该接口可以满足采用Camera Link接口的紫外相机实时采集需求。基于该接口的高速数字图像处理系统已用于紫外探测系统信息处理中。

非均匀照明导致的热像差是光刻机投影物镜工作过程中成像性能劣化的主要因素，对其补偿是必要的。针对物镜热像差的补偿问题，提出了分区式加热补偿镜的方案，利用玻璃材料折射率随温度变化的特点，采用电薄膜加热器在镜片的周围加热，从而产生可控的波前变化以补偿物镜由照明引起的热像差。建立了补偿方案的理论模型，并以一片平板透镜为对象开展了实验验证，实验结果表明，补偿前后镜片的波前由12.52 nm[均方根(RMS)]变化至2.95 nm(RMS)，表明该补偿方案是可行、有效的。

对基于双目立体视觉的一种三维重建系统进行了改进和扩展。将视差细化处理环节引入现有系统，使原视差及相邻视差的匹配代价拟合为一条二次曲线，并为该曲线重新寻找更加精确的视差。进一步将运动恢复计算环节引入系统，通过估计当前视角的摄像机运动矩阵和以跟踪点和摄像机运动矩阵为参数构造能量函数，对能量函数进行优化来有效缩小误差，恢复出准确的运动矩阵。实验结果表明：新增的视差细化处理环节有效提升了重建点云的精度，使细化前后三维重建结果误差平均减少了16.3%，避免了片状点云现象；新增的运动恢复优化环节，能够精确地恢复摄像机的运动矩阵，优化后三维重建结果平均重投影误差减少了95.5%；重构后不同视角的点云之间不再孤立，重建模型整体拼接自然。

设计并实现了一种涵盖400~950 nm的全自动CCD器件相对光谱响应测试仪。 分析了成像器件的相对光谱响应测试原理, 采用宽光谱、 高灵敏度响应的科学级光纤光谱仪QE65000作为参考探测器, 基于单光路直接比较法, 构建了CCD器件相对光谱响应测试仪器。 该装置可全自动完成CCD器件的相对光谱响应测量, 不确定度分析结果表明, 该装置对CCD器件开展相对光谱响应测试的最大不确定度为6.21%, 满足应用需求, 可为CCD等图像传感器甄选、 参数性能评价及后续整机测试提供关键数据支撑。