阴影形状、偏转测量和光度立体法等多种手段都能得到场景的法线场, 需要进一步重建才能获得高度场, 因此由法线场重建场景的深度信息值得研究。提出一种由离散法向量恢复高度场函数的方法。首先, 基于离散几何的原理, 逐行估计场景的行高度值; 然后计算少量列高度; 最后根据列高度值, 逐行调整各行的高度平均值, 得出整个场景的高度分布, 其中在估计行高度值与列高度值的过程都运用了最小二乘法。该方法由于减少了优化的数据量, 不需要大型的矩阵运算和运算内存, 并且对于物体表面连续并且光滑的曲面会有较好的效果。实验表明, 该方法对曲面连续突变较少的场景的深度恢复较好, 但对于突变较多的场景, 所恢复出的高度会有横条纹。

为了降低光谱反射率重建设备的复杂度和成本并且在宽带光谱上进行更高精度的反射率重建，采用宽带多光谱成像的方法，将投影仪的红、绿、蓝三色光作为光源，用彩色数码相机对光谱图像进行采样。在主成分分析法的基础上引入加权系数，以及误差校正函数，利用改进后的方法重建色卡、染色纸张、油画表面的反射率。选取表征反射率重建精度的均方根误差、拟合度系数、光谱匹配偏度指数3个指标，对所提方法与主成分分析法和加权伪逆法的重建结果进行对比，结果表明：所提方法的重建精度较主成分分析法提高了约45%，较加权伪逆法提高了约30%；由所提方法计算的反射率重建的颜色色差值也优于后两者。

针对传统方法中检测变形油画的表面形貌时需要将油画布拆卸下来的情况, 提出了一种油画表面三维形貌无损检测的方法。应用结构光三维检测技术获取油画表面的绝对相位分布, 使用最小二乘法拟合二次曲面作为参考面, 再将绝对相位与参考面的差值作为实际相位, 从而得到油画表面的高度分布。实验结果表明, 该方法能够在不拆卸油画画布的情况下实现无损检测, 对于不同变形程度的油画均具有较理想的检测效果。

面对舰载机人工进场着舰精确航迹控制中飞行员操纵负担重、着舰环境复杂的问题，提出采用两层并联动态逆控制框架设计基于直接升力的精确着舰航迹控制方案，具体采用控制分配处理直接升力面与常规舵面的舵效耦合和多操纵面问题，并从航迹与姿态解耦角度出发，仿真分析了所提的控制框架，证明了它在实现舰载机“魔毯”式精确着舰中的有效性，最后采用全量非线性E-2C涡桨飞机模型仿真验证控制效果可行，满足着舰航迹控制要求。

为解决传统的无定向系统处理未爆弹(UXO)存在的准备时间长、所需人员多、操作项目多、勤务环节多、安全系数低、难以处置撒布弹药等问题，探索定向能系统清除UXO的新模式，阐述了定向能系统处理UXO具有安全、快速、成本低、无噪声、操作隐蔽、可控制效应、相容性、机动性等优点；综述了国内外利用激光销毁UXO，IED和地雷的近期发展现状；提出了激光远程智能化排弹系统“看得见、打得着、可控制”的技术需求；指出了该系统的关键技术是多传感器复合探测技术,高可靠、紧凑、高能激光器技术,激光与危险爆炸物作用机理研究；分析了存在的问题以及解决的途径。

针对可穿戴设备中光电容积脉搏波检测呼吸速率准确性不高和实时性不够的问题，提出了一种基于时频谱的自适应信号分解算法。该算法采用瞬时中心频率估计方法获得脉搏波时频谱和瞬时心率估计值，对脉搏信号进行相干解调提取呼吸信号成分，进而利用呼吸信号成分检测呼吸速率。实验结果表明，与传统连续小波变换方法相比，本文提出的自适应信号分解算法的呼吸速率计算时间提高了84.68%。通过中位数误差及四分位距误差的方差分析，表明该算法比连续小波分解算法和自回归模型算法具有更好的计算精度，中位数误差均值分别提高了96.001%和97.978%，四分位距误差均值分别提高了75.014%和52.732%。

提出并数值分析了基于混合表面等离子激元(HSPPs)的新型金属-介质-金属(MDM)波导，这种波导是由介质纳米线两侧的金属三角楔形结构构成。在通信波长1.55 mm 情形下，基于有限元方法(FEM)进行了分析和数值计算，计算结果表明光波能够被限制在超深亚波长区域，并且相比于没有三角楔形的波导结构具有更长的传播长度。更进一步的研究显示出该三角形半导体波导具有尖端增强效应，在三角楔形的顶角为120°时，其传播长度提高了18%且模式面积减小为原来的65%，因此这种混合表面等离子激元波导可应用于激光器、耦合器以及光子集成电路的设计中。

针对四轴飞行器平台上单目视觉避障算法实时性不够，准确率不高的问题，提出了一种新的基于金字塔LK(Lucas-Kanade)光流与平移光流融合的单目视觉避障算法并给出了这一方法的数学推导过程。在配有320 pixel×240 pixel摄像头的ArduCopter 四轴飞行器上开发和实现了该算法，并进行了多次飞行测试验证了算法的可行性与有效性。在飞行器自主飞行过程中，采用消失点进行导航，并结合神经网络PID对其进行飞行自适应控制。与单目即时定位与地图构建(SLAM)避障算法、Horn-Schunck光流避障算法以及图像分割避障算法比较了算法的实时性和准确性， 结果显示：本算法具有实时性好和准确率高的优点，可以满足实际工程中四轴飞行器的实时避障要求。

提出一种新颖的对称混合长程表面等离子激元波导结构并对其进行了数值分析。结果表明在传播长度与模式限制两个特性之间实现了很好的平衡。在通信波长1550 nm处，利用有限元数值仿真方法分析了该结构在不同介质尺寸下基模的有效折射率、模式宽度、传播长度和品质因数。计算结果表明：对称混合长程表面等离子激元波导的传播长度及传播长度最大值点的品质因数都有明显的提高。鉴于这些优点，该对称混合长程表面等离子激元波导在实现高性能、高密度的光子集成电路方面具有一定的潜在用途。