针对运动小目标的测距需求,设计一种适用于运动小目标高速测距的小型化激光雷达系统,测距系统采用光子计数技术,可以减小对激光单脉冲能量和望远镜口径的需求,降低系统的体积、质量和功耗,并基于光纤激光器高重频的特点实现高速率的测距。理论分析和实验测试结果表明,在大气能见度为7 km的环境下,该激光测距系统对反射的截面积为0.1 m ²和反射率为0.6的小目标,最大作用距离可达5446.3 m,测距准确度为0.161 m。将测距系统安装在经纬仪平台上,可以实现对运动无人机的跟踪和测距,采用无迹卡尔曼滤波算法可以实时获得目标的距离和速度,测距偏差在0.11 m以内,速度偏差在0.5 m/s以内。

针对可换负载式光电经纬仪更换成像探测组件后的光轴平行性检测, 提出了一种靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测方法。该方法在正倒镜状态下拍摄方位标, 结合经纬仪角度测量结果和方位标距离测量结果计算方位标十字丝中心在成像坐标系下的坐标, 通过基于坐标变换推导的光轴平行性检测公式计算成像光轴相对理想照准光轴的偏差, 从而实现对光轴平行性的检测。对该方法的检测精度进行了分析, 结果表明成像系统投影中心坐标测量误差和距离测量误差对光轴平行性检测误差随着方位标距离增大而减小, 当方位标距离为1 km、坐标测量误差为1 cm时, 坐标测量误差和距离测量误差对平行性检测精度的影响约为0.01 mrad; 当方位标距离足够远时, 平行性检测精度与成像系统的角度测量误差相当, 能够满足靶场使用需求。

针对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的轴间距离(移轴)以及光轴平行性误差造成经纬仪跟踪位置与激光指向位置不一致问题开展研究。对离轴和平行性误差的影响进行了分析，表明大的移轴量和平行性误差将导致激光指向和经纬仪跟踪指向的不一致，进而导致激光测距盲区增大、作用距离下降、目标定位精度降低等问题。提出一种基于偏置跟踪的激光指向动态修正方法，通过使目标始终位于激光光束中心，同时使得激光测距位置和经纬仪跟踪锁定位置保持一致，有效解决了激光边缘能量下降对作用距离的影响，针对某型经纬仪可使目标的测距盲区从 1 km下降到 82 m。同时针对偏置跟踪算法需要目标初始距离以启动偏置跟踪的问题，提出初始距离未知目标一维搜索方法，大大提高了对初始距离未知目标的搜索效率。本文方法较好地解决了经纬仪跟踪位置与激光指向位置的一致性问题，大大降低了对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的移轴与平行性限制。

提出一种基于马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)框架的子图学习方法,该方法通过构建马尔科夫链实现子图在状态空间中的迭代,最终得到用于匹配的最优子图,以有效提高图匹配的精度,减少离散值的影响。在此过程中,所提方法可以在一对一的匹配约束下有效保存成对的匹配点,同时避免了离散值和畸变值的影响。实验分别在合成图像数据集、真实图像数据集、3D模型数据集上展开,实验结果证明了所提方法在图匹配过程中的优越性。

提出一种利用细胞时域演化特征来表示有丝分裂的方法。首先,该方法从细胞有丝分裂序列的每帧图像中提取三种不同特征,即通用搜索树(GIST)、尺度不变特征变换(SIFT)、卷积神经网络(CNN),针对提取的每种特征,用池化方法在空间和时间维度上对其进行处理;然后,将处理后的一系列池化特征组合成一个单一的特征向量来表示该细胞有丝分裂事件的最终特征;最后,将组合后的特征向量作为分类器的输入,利用传统的机器学习方法,即支持向量机(SVM)来处理有丝分裂事件的识别问题。实验结果表明所提方法在精度和召回率方面均优于传统方法,可以更好地应用于细胞有丝分裂检测中。

支持向量机(SVM)由于其出色的泛化能力, 已成为目标检测领域应用最为广泛的分类器之一。然而在检测过程中, 过多的支持向量会产生很大的时间开销, 从而降低目标检测系统的实时性。针对此问题, 提出一种约简支持向量的方法, 以降低分类器的决策开销, 加快检测速度。此方法采用迭代的方式来估计特征空间中向量的原像, 通过构建精简原像集来简化支持向量机, 从而达到了提升分类速度的效果。利用精简的SVM结合Selective Search+BoW模型构建了一款快速检测器, 测试结果表明: 该检测器能够在保证检测率的前提下, 通过约简支持向量, 提高目标检测的实时性。

为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形，提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩，降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径，减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围，并通过像差分析对双柱透镜进行了优化，实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74°。结合成像型多孔径光束积分器，设计了激光二极管堆栈的匀化系统，并进行了实验测试。实验结果表明，在中心光斑尺寸约为6 mm×6 mm范围内，光斑不均匀性为8.11%。

为了实现高均匀性的半导体激光器泵浦光源，研究了成像型光束积分器中微透镜的变化对泵浦光均匀性的影响。详细讨论了微透镜数值孔径与入射光束的角度匹配的问题。推导了高斯光束经成像型光束积分器的光场分布模型，分析了微透镜的边缘衍射对光斑均匀性的影响，明确了微透镜孔径大小的取值范围，并利用ZEMAX进行了系统仿真及实验验证。结果表明，经优化后的成像型光束积分器实现了不均匀性为811%的矩形光斑。

为了提升高功率固体激光器抽运光束的均匀性，研究了成像型和非成像型光束积分系统光束匀化机理。从光斑尺寸、最大入射角及光斑均匀性三个方面，详细对比了两种积分系统的性能特点。分析表明，成像型光束积分系统不但具有更好的匀化效果，相比非成像型还降低了对半导体激光器(LD)光束准直的要求，并且可调整微透镜阵列间距实现光斑尺寸的改变，拓展了系统应用范围。经实验测试，在照明范围内LD阵列光束经成像型积分系统后光斑不均匀性小于10%。

为了提高板条介质内抽运分布的均匀性，基于LD双端抽运Nd∶YAG陶瓷板条放大器设计方案，理论分析了端面抽运条件下，单一浓度掺杂和梯度浓度掺杂板条介质吸收的抽运功率密度分布情况。通过分析可知，对于单一浓度掺杂板条，会产生抽运效率与抽运吸收功率均匀性之间的相互制约问题，而采用梯度浓度掺杂板条介质，在较高的抽收效率情况下，抽运吸收功率分布更加均匀。结果表明，采用梯度浓度掺杂结构可以提高板条介质内抽运分布的均匀性。