采用射频磁控溅射技术在硅衬底上制备了锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O, MCNO)薄膜并进行了后退火处理。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、光学测试仪器等测试手段对晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征。分析了不同射频溅射功率(60~100 W)对MCNO薄膜表面微观形貌、晶体结构和光学性能的影响。结果表明，在60~90 W下获得的薄膜表面致密且均匀，但在100 W下获得的MCNO薄膜表面晶粒尺寸显著增大。物相分析表明，采用射频磁控溅射沉积的MCNO薄膜主要为尖晶石结构，溅射功率对薄膜结晶质量和择优取向具有显著影响，在80 W下获得的MCNO薄膜结晶质量最佳。同时，拉曼光谱测试也表明该MCNO薄膜表现出最强的Mn4+-O对称弯曲振动和最小的压应力。紫外-可见-近红外光谱分析表明，MCNO薄膜的吸光范围主要在可见光-近红外波段，在80~90 W溅射功率下获得的MCNO薄膜在近红外波段表现出更强的吸收峰。射频溅射功率的改变会影响薄膜的厚度和结晶质量，从而对薄膜的光学带隙起到调控作用。光致发光光谱测试不同溅射功率下薄膜的缺陷峰发光强度，且在功率为80 W时沉积的薄膜具有最强紫外发射峰，表明改变溅射功率能够有效改善薄膜缺陷及提高晶体质量。

针对目前大多数人脸识别算法参数多、计算量大, 难以部署到移动端和嵌入式设备中的问题, 提出了一种基于改进MobileFaceNet的人脸识别方法。通过对MobileFaceNet模型结构的调整, 将bottleneck模块优化为sandglass模块, 改良深度卷积和逐点卷积的相对位置, 适当增大sandglass模块的输出通道数, 从而减少特征压缩时的信息丢失, 增强人脸空间特征的提取。实验结果表明: 改进后的方法在LFW测试数据集上准确率达99.15%, 模型大小和计算量分别仅为原算法的61%和45%, 验证了所提方法的有效性。

提出了一种基于反向表面等离子体共振原理, 由Ge20Ga5Sb10S65-钯-石墨烯分子-生物分子四层结构构成的新型生物传感器。 当生物分子之间发生相互作用时, 引起生物分子层折射率的变化, 从而导致反向表面等离子体共振角的偏移。 在此基础上, 根据传输矩阵法推导了传感器的输出光谱, 重点讨论了本文提出的传感器与传统传感器相比, 在灵敏度、 分辨率、 动态检测范围以及检测信号信噪比方面取得的进展。 另外, 通过对比研究, 深入分析了辅助介质层石墨烯厚度对传感器性能的影响。 最后, 利用近红外光作为提出的传感器的入射光, 分析了在近红外区域传感器性能的改善。 研究结果表明: 单层石墨烯分子使传感器性能达到最佳; 反向表面等离子共振峰强度约为入射光强的80%~90%, 使传感器的输出信号具有较大的信噪比; 在可见光区域, 当入射光波长为632.8 nm时, 提出的反向表面等离子共振生物传感器的分辨率是基于SiO2棱镜耦合反向表面等离子共振生物传感器的1.9倍, 是传统表面等离子共振生物传感器的3.5倍, 提出的传感器的动态检测范围约是现有传感器的2倍; 利用Ge20Ga5Sb10S65棱镜可使反向表面等离子共振生物传感器检测光波长由可见光区域扩展到近红外区域, 当入射光为1 000 nm时, 传感器的分辨率是可见光区域的3~4倍。 该研究对基于反向表面等离子体共振原理生物传感器的实现与发展具有重要意义。

研究二维ZnO随机散射粒子中2个对称的圆形区域间光波的耦合特性。利用时域有限差分法(FDTD)数值模拟了二维随机散射系统中2个对称圆形区域间的距离D 变化时的光场分布及模式频谱图，并对D 不同时的情况进行对比分析。分析出射激光的强度和中心波长与D的关系，得到D=0.8 μm时为最佳情况。此时，出射激光中心波长为380.57 nm ，强度为4.81×10⁴。通过观察理想情况下散射系统在仿真过程中的光场分布图表明，2个圆形区域之间的电场强度经过耦合得到放大，且随着圆形区域之间距离D 的增大，出射激光的强度增强，光谱线宽度减小，模式数量减少。

采用Kretschmann结构激发表面等离子体,利用多孔陶瓷材料SiO2作感湿材料,当外界环境的相对湿度变化时,引起感湿层SiO2的折射率发生相应变化,导致表面等离子体共振角发生偏移.采用有限元法对传感系统在不同感湿层折射率下的反射谱进行了模拟分析,并根据反射谱的共振半峰宽和共振峰深度对金膜的厚度进行优化.研究结果表明:金膜的最佳厚度为55 nm,反射谱的共振角偏移量与感湿层折射率变化呈线性关系,湿度检测的分辨率高达0.37%RΗ,灵敏度达到0.03°/% RH .该研究对基于表面等离子体共振原理的湿度传感器的研制与应用具有一定意义.

通过将金属金嵌入到上下两层波导结构中, 与ZnO随机粒子相结合, 设计出一种新型结构的随机激光器。采用时域有限差分法(FDTD), 数值模拟了该随机激光器系统的光场分布和模式频谱图, 并针对金粒子和金薄膜两种情况进行对比分析。结果显示, 采用金粒子作夹层时, 出射激光模式数量减少, 单色性较好; 采用金薄膜作夹层时, 出射激光光强较大。

为实现对微结构表面轮廓参数的精确测量,用基于像散原理的并行共焦检测系统获取微结构表面的三维信息,进而实现对微结构表面参数的可视化测量。考虑到微结构表面特点,采用累加弦长双三次样条插值曲面对其表面进行重构。并选择高的插值细分倍率获得连续光顺廓形表面,通过拾取拟合曲面上的点而不是廓形局部三角面片上的点实现三维廓形参数评定。由重构曲面模拟结果显示:累加弦长双三次样条重构微结构表面可以有效地实现对微结构表面参数的精确测量。

为了提取亚像素角点和实现高精度的标定, 提出了一种基于Harris算子和空间矩的亚像素角点提取方法。利用Harris算子, 在优化后的范围内提取像素级角点; 运用改进后的梯度模板提取像素级角点周围部分边界点, 并利用空间矩的方法得到边界点的亚像素级坐标; 将亚像素边界点进行直线拟合, 并将交点的平均值作为该角点的亚像素坐标。实际测试证明：利用该方法提取到的角点精度可以达到0.1pixel, 可满足实际的公差要求, 为X型靶标的角点提取提供了一种新的思路, 目前已经将该方法应用到了嵌入式机器视觉工业现场。

为了提高二维视觉测量的精度，本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法)。该方法将立体成像原理与数字图像处理结合，采用Harris 算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标，利用海伦公式计算特定区域的面积，再根据相机镜头与被测物相对倾斜时特定区域的面积变化规律，准确的判断光轴与物面垂直度。实验证明，该方法操作简单，稳定性好，实用性强，能够很好的提高二维视觉测量的精度。该方法已应用在嵌入式机器视觉工业现场。