为消除单层衍射元件在可见光宽波段中低的衍射效率对成像质量的影响，根据探测器的量子效率，提出了设计波长的选择方法，构建了可见光宽波段折衍混合系统受衍射效率影响的点扩散函数（PSF）模型。使用构建的PSF模型进行图像复原，提高了折衍射混合系统的图像质量。为了验证所提方法的有效性，将单层衍射光学元件引入目前已有的专利物镜系统中进行优化设计，优化后的系统中不仅光学元件的数量得到了减少，还将波段范围从486.1~656.3 nm扩展至400.0~800.0 nm。利用所提方法对波段范围扩展后的低衍射效率图像进行复原，复原后的图像质量不论在主观上还是客观上都有明显提升，这说明所提方法可用于含单层衍射元件的可见光宽波段系统设计。

为了研究罐状空间内不同浓度的煤尘对含尘甲烷爆炸流场变化的影响，使用60 L的定容燃烧弹为试验装置，在试验装置的同一个断面上布置4个压力传感器，按照上、下、左、右位置命名为PU、PL、PD、PR，通过爆炸压力以及激光纹影系统拍摄的火焰图像，分析爆炸压力与火焰结构的变化情况。试验共设计6组工况，试验选用浓度为9.5%的甲烷空气预混气体，再分别往气体中加入0 g/m3、5 g/m3、10 g/m3、15 g/m3、20 g/m3、25 g/m3的煤尘进行试验。试验结果表明：单一甲烷爆炸时，爆炸压力变化共分为4个阶段：压力上升阶段，压力降低阶段，二次上升阶段以及持续降低阶段，其中PU传感器压力峰值最大，上升速率最快。在含氧量恒定的情况下，含尘甲烷爆炸的压力峰值随煤尘浓度的增加呈现先增大后减小的规律，煤尘浓度为15 g/m3时，爆炸压力最大值为598.697 kPa。爆炸火焰结构演化过程分为3个阶段：层流阶段，胞状不稳定阶段以及湍流阶段。流场中的扰动导致火焰锋面产生了褶皱，煤尘浓度的增加，加大了煤尘粒子对火焰扰动的影响，加速了火焰结构的演化过程。

光声成像和激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是近些年在成像领域发展非常迅速的两种技术, 在医学影像学方面有着巨大的潜力。当激光照射到组织时, 组织表面会同时产生光声信号和等离子体, 光声信号携带着生物组织内光吸收的特征信息, 等离子体特征光谱也可以示踪组织内的元素信息。本文总结了两种技术的研究背景和成像原理, 然后, 通过对光声成像和LIBS成像模式进行分析, 进一步展现了两种技术结合的可能性, 并介绍了它们在病理切片成像和组织金属元素示踪等领域的应用。最后, 我们对两种技术结合的双模态成像系统进行了深入的探讨和展望, 以期其在医学诊断和图像领域发挥重要作用。

针对城市中疑似违章建筑物信息提取的问题, 提出了一种基于多尺度分割方法提取疑似违章建筑信息的新算法。该算法首先通过设置多尺度分割参数对遥感影像进行分割, 然后通过正射校正、辐射定标、大气校正对遥感影像进行预处理, 最后通过多尺度分割实验分析各参数对尺度分割效果的影响。研究结果表明分割尺度为 150、形状比例系数为 0.7、紧致度比例系数为 0.3 时, 影像的分割效果最佳。

路径规划是无人机任务目标的重要组成部分, 针对粒子群(PSO)算法早期收敛速度快, 后期易陷入局部最优的缺点, 提出一种结合天牛须搜索(BAS)算法的改进粒子群算法, 并将其应用于无人机三维空间路径规划。在改进的粒子群算法中, 利用天牛个体的优势, 在每次迭代中都有自己对环境空间的判断, 使路径更加合理, 搜索效率更高。仿真结果表明, 与粒子群算法相比, 使用改进的粒子群算法进行无人机三维路径规划效果更好、代价更小。

Ritchey-Chretien(R-C)光学系统广泛应用于航空和航天等远距离探测领域,因其视场较小,所以通常采用附加光学元件的方法实现大视场成像,但这会导致结构复杂,不利于系统实现小型化和轻量化。鉴于此,提出一种R-C系统间接成像方法。首先分析系统的像差特性,接着基于波前像差理论和Zernike多项式构建波前模型,然后通过傅里叶变换建立PSF模型,最后结合反卷积算法处理图像。在仅采用主、次镜的情况下,可以实现R-C系统大视场成像。对焦距为1300 mm、全视场为0.9°和F数为4的R-C光学系统进行仿真模拟。模拟结果表明,所提方法的MTF在频率为40 cycle/mm处平均提升约为0.25,成像质量显著提升。

针对多光谱相机的整机设计秉承集成化、小型化和超轻质的设计理念,提出一种结合最小尺寸约束的变密度拓扑优化与多目标集成优化的设计方法,并借助此途径完成空间离轴微晶反射镜及背部支撑结构(消热芯轴、柔节和背板)的优化设计。对于尺寸为218 mm×166 mm的反射镜,质量为0.917 kg,轻量化率为71.3%,并对加工装配好的反射镜组件开展工程环境试验和面形干涉检测。试验结果表明,环境试验前后的反射镜镜面面形的方均根值均优于1/50λ,检测波长λ=632.8 nm,基频为397.8 Hz,满足光学系统的设计要求以及卫星平台对光学载荷的要求,验证所提方法的可行性和正确性。

环境温度的变化会引起光学系统产生热离焦现象,导致系统像质不稳定。由于材料的限制,在深紫外波段内,光学系统的无热化设计过程和结果十分复杂。因此,提出了拆分设计和单层衍射光学元件相结合的方法实现深紫外光学系统的无热化设计。该方法首先求解了消热差、消色差方程组,并用结果对深紫外光学系统进行拆分再组合,简化了无热化设计过程。然后在组合系统中加入单层衍射光学元件以简化设计结果。用该方法对焦距为110 mm,F数为3.5,温度为-60~100 ℃的深紫外侦察相机镜头进行无热化设计,得到的系统在奈奎斯特频率为18.5 lp/mm处,调制传递函数均大于0.65。结果表明,该方法能解决深紫外透射式光学系统在宽温度范围内的热离焦问题,同时能提升系统的光学性能。