点测量吸收光谱技术以饱和吸收为基本原理，可有效克服可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的线测量缺陷，通过探测光束与一同频的饱和光束交叉来提取交叉位置点处的信息，实现具有毫米级空间分辨能力的点测量。本文对点测量吸收光谱技术进行了详细的理论分析，推导了饱和光束和探测光束在任意交叉角度下的饱和吸收系数，分析了饱和参数对吸收信号的影响。同时提出了一种针对微弱吸收信号的调制方法，推导了饱和光束在高频正弦调制下的探测光一次谐波表达式，并通过数值计算得到了验证。研究还表明，不同阶次谐波信号具有相同的半高宽，并且与无调制时的吸收信号半高宽一致，因此利用多次谐波叠加可进一步提高谱线宽度测量的信噪比。

提出了一种基于分层聚类的彩色结构光光条检测方法:将彩色图像转换为灰度图像,利用分层聚类对图像像素逐行进行结构光光条中心点初值计算;根据邻域灰度信息,对结构光光条中心点进行亚像素定位,并基于颜色距离和欧氏距离判别结构光光条中心点索引;对图像进行自上而下的行扫描,完成彩色结构光光条检测。仿真和实验验证了方法的正确性与可行性,结果表明:对光条中心的检测精度为0.47 pixel;对于存在微小断裂的光条,该方法仍可保持光条的一致性和完整性。该方法可应用于结构光三维重建领域,具有一定的理论研究价值和工程应用前景。

提出一种基于偏振辐射图融合的太阳耀光抑制方法。采用同时偏振成像技术对耀光水面进行偏振测量,获得0°、45°、90° 3个方向的偏振辐射图。在耀光受到最强抑制的偏振辐射图中选择残留强耀光区域,计算其Stokes参量,生成区域耀光抑制偏振辐射图。将所选偏振辐射图与区域耀光抑制偏振辐射图融合,进一步抑制耀光强度。室内实验结果表明,该方法可有效抑制耀光,消除图像的饱和像素,获得的融合图的亮度比强度图更加均匀,目标细节和轮廓信息更清晰,目标相对耀光背景的对比度显著提高。

建立了包含1/2波片(HWP)和1/4波片(QWP)快轴装调误差的Stokes矢量测量误差方程。分析了波片快轴的装调误差对7种典型基态入射光的Stokes矢量测量精度的影响,推导了任意入射光Stokes矢量测量误差的表征方法。仿真结果表明,偏振度越大,偏振测量误差越大,选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统性能。提出了一种波片快轴装调误差的优化方法,当测量矩阵的条件数小于1.84时,选取0.772/0.228的分束比可使波片快轴装调误差对系统偏振测量精度的影响最小。为满足2%的偏振测量精度,HWP的快轴装调误差应在±0.15°内,QWP的快轴装调误差应在±0.52°内。

为研究中层大气分布情况, 采用自行研制的532 nm瑞利(Rayleigh)散射激光雷达, 对合肥地区(31.90 °N, 117.170 °E) 25～40 km高度范围内的大气密度和温度廓线分布进行观测。将瑞利散射激光雷达所测结果与NRLMSISE-00大气模型数据进行对比, 以验证瑞利散射激光雷达性能及数据处理方法的可靠性。通过数据对比得出, 在25～40 km高度范围内, 瑞利散射激光雷达获得的大气密度值与NRLMSISE-00大气模型密度值的比值为0.99～1.03; 瑞利散射激光雷达所测温度值与NRLMSISE-00大气模型数据的温度偏差均值约为2.8 K, 其中38 km以下两者温度偏差约为1.6 K。数据对比说明, 瑞利散射激光雷达观测值与NRLMSISE-00大气模型数据具有较一致的密度分布特征和温度分布特征, 瑞利散射激光雷达的观测结果能够较真实地反映合肥上空25～40 km高度范围内的大气密度和温度分布。

以提高弧光灯热流标定系统积分器出口的热流密度为目标，给出了新系统的设计方法。首先介绍了系统的原理和设计目标，其次对氙灯的选择和定位进行了分析，然后根据氙灯、椭球镜以及积分器三者间的制约关系，对椭球镜和积分器的相关参数进行了设计和优化。最后，得到了一个各项指标较优的标定系统。在不均匀度小于3%的前提下，新系统积分器出口的热流密度平均提高了33%。另外，椭球镜的截面直径和深度分别减小了约16%和18%，在同水平工艺条件下，这一结果可使椭球镜镜面的加工精度更高。

信噪比是激光雷达辐射能力的表征, 是度量激光雷达回波信号品质的重要参数,对信噪比的评估一直是研究者面临的问题。针对大气探测激光雷达, 对激光雷达回波信号噪声比例因子(NSF)和信噪比进行了分析研究; 通过自行研制的532 nm瑞利散射激光雷达的昼夜连续观测, 对噪声比例因子进行了估算, 计算得出实验激光雷达系统噪声比例因子在白天和夜间分别为0.07和0.034; 采用白天噪声比例因子值对激光雷达回波信号信噪比进行了估算, 计算结果表明: 基于噪声比例因子的信噪比估算法可较好地估算出系统回波信噪比。该方法为大气激光雷达系统总体设计和大气参数反演提供了数据依据。

云是造成空中目标探测和识别困难的重要因素。从目标和云的红外辐射出发，分析了云影响目标红外探测的问题。首先根据目标和云的4种位置关系，建立了不同情况下探测器接收到的目标和云背景辐射差的计算模型，然后对模型中参数的计算进行了讨论，最后根据模型进行了实例的仿真计算和分析。计算结果表明：在8~14 μm波段上，目标与背景的辐射差在9 μm波长、50°方向角附近的值比较大，而在波长较长、方向角角度较大的部分值较小。该结论可以为红外探测系统的设计提供依据。

黑曲霉孢子是生物气溶胶的重要组成部分，质量消光系数是研究黑曲霉孢子电磁衰减特性的重要参数。采用压片法测量了灭活前后黑曲霉孢子2.5~15 μm波段的反射光谱，并利用Krames-Kronig(K-K)关系计算了黑曲霉孢子红外波段的复折射率。基于Mie散射理论求出了灭活前后黑曲霉孢子红外波段的质量消光系数，并对结果进行了分析和讨论。分析结果表明：3~5 μm波段，灭活后平均质量消光系数降低了4.6%，8~14 μm波段，灭活后平均质量消光系数降低了89.5%，由此可知，保持活性对于提高黑曲霉孢子的电磁衰减能力具有重要的意义。