超高温陶瓷及其复合材料因具有耐超高温、轻质和抗氧化烧蚀等优点, 目前已成为航空航天领域热结构材料研究的热点和前沿。基于稀土化合物在热障涂层等领域的优异性能和成功应用, 研究人员将稀土化合物引入超高温陶瓷及其复合材料中, 改善氧化层的结构和性质, 以期解决超高温陶瓷基复合材料氧化层增长速度偏快和宽温域高低温循环氧化层易剥落等问题。本文综述了稀土改性超高温陶瓷及其复合材料的研究现状, 分析探讨了改性机理, 并展望了未来的研究发展方向。

针对传统图像融合方法引起的清晰度低、轮廓模糊以及适应性差等问题, 提出了一种改进的红外与可见光图像融合方法。采用非下采样轮廓波(NSCT)对红外与可见光图像进行分解, 分别得到带通子带系数与低频子带系数。采用融合准则采用改进的空间频率(MSF-PCNN)获取高频融合系数, 采用改进的脉冲耦合神经网络(PCNN), 即NL-PCNN, 获取低频融合系数。针对两种异源低频信息, 利用改进的加权锐化滤波器和加权均值滤波器作频率梯度分离进行轮廓提取。实验结果表明了所提融合算法的有效性, 在获取图像轮廓信息, 增强融合图像清晰度方面均优于传统的图像融合算法, 具有较高的自适应能力。

采用多片探测器拼接是实现长线阵焦平面的通用方法。反射式光学拼接是焦平面常见的拼接方式之一。对于光学拼接,拼接反射镜几何参数设计不合理会导致定焦平面出现漏缝、杂光、遮挡光路等成像缺陷。反射镜参数计算是光学拼接焦平面设计的核心内容之一。详细介绍了光学拼接焦平面拼接反射镜的参数计算。根据几何光学建立光学拼接成像模型,分别对奇数片探测器和偶数片探测器的拼接反射镜的几何参数进行公式推导,主要包括拼接反射镜的位置、长度、宽度、角度等几何参数的数学表达式。最后将算法公式应用于工程实例,对像方远心和非远心两种典型的光学系统的拼接反射镜参数进行计算,并对两种光学系统拼接反射镜的特点进行了分析。

光学系统调焦是保证光电测量系统获取高质量图像的重要步骤之一。当对目标跟踪成像时光电测量系统不能及时调焦，获得的模糊图像对目标姿态、跟踪、识别和辐射特性测量造成很大的影响。在总结地基靶场检测调焦方法的基础上，设计了一种新型的相位-图像复合被动检测调焦结构。检测调焦系统对获取的图像信息进行处理，采用自动搜索算法，计算出需要的调焦量，最终找到最佳焦面位置。检测调焦样机的调焦对比试验发现，该系统的相位调焦精度优于0.08 mm，复合调焦精度优于0.02 mm，可以有效提高系统的调焦效率。

钻探是地质勘探的重要手段之一, 近年来, 随着我国地质事业的发展, 大量岩心的存放和共享成了亟待解决的问题, 研制岩心光谱扫描仪, 实现岩心数字化解决了这一问题。 然而, 岩心光谱数据和图像数据的大量产生, 对数据处理又提出了新要求。 根据光谱学原理和光谱分析方法, 对岩心扫描仪的光谱数据进行光谱分析和蚀变矿物填图, 可以为地质科研、 矿床分析和外围找矿提供依据。 岩心图像也是岩心信息不可缺少的部分, 由于岩心扫描仪探测器的局限性、 光照条件以及岩心圆柱形的影响, 会造成采集到的岩心图像光照不均和辐射畸变。 使用非线性的双边滤波法来锐化图像, 然后用黑白板定标的方法校正岩心图像, 使岩心图像更加接近真实状况。 用角点检测法进行特征点检测, 完成了图像自动拼接工作, 把一张张岩心图像按照岩心钻孔的顺序拼接成岩心柱和岩心盘, 使岩心图像显示更直观。 矿物的光谱分析是岩心扫描技术的核心, 矿物不同, 其特征吸收峰的位置也不同。 常采用的矿物检索方法是吸收峰位匹配法, 该方法适合混合矿物光谱检索。 峰位匹配的依据是标准数据库, 提出了分类数据库检索法, 即根据矿物类型的不同, 把标准数据库分为泥化蚀变矿物库、 斑岩型蚀变矿物库、 绢云母化蚀变矿物库等子数据库, 根据样品图像及所处地质环境判断, 选择合适的子数据库进行检索分析。 文中进行两个实验, 分别使用标准数据库和分类数据库分析同一样品, 其分析结果表明准确率后者更高; 使用标准数据库和分类数据库对同一批样品（141个样品）进行处理, 用时分别是231和44 s。 实验证明: 分类数据库法不仅可以提高检索的准确度, 还能大大加快检索速度, 是准确、 快速检索海量数据的有效方法。 该方法是光谱检索中新颖、 独特、 有效的方法, 是本文的创新之处。 矿物光谱含有丰富的信息, 其特征峰的峰强度、 峰强比、 峰位移、 半高宽和反射率分别反应矿物的相对含量、 相对温度、 阳离子交换情况、 结晶度和颜色等信息, 提取同一批矿物的这些信息, 对比分析, 可获得成矿模型, 揭示成矿规律。 以安徽宣城一个钻孔为例, 对岩心光谱扫描仪的数据进行自动图像拼接、 光谱分析和蚀变矿物填图。 从蚀变矿物信息提取图分析看出, 该地区是酸性、 低温的地质环境, 低温区岩石颜色较深, 在低温区中间也有高岭石、 蒙脱石, 说明具有良好的储油环境。 经实践证明, 该方法不仅效率高, 能节省大量人工工作量, 还能得到高质量的岩心盘拼接图、 岩心柱状拼接和蚀变矿物信息提取图, 是地质工作者处理岩心数据实用、 可靠的方法。

针对无人车平台利用光流进行载体位姿估计时面临的不同运动状态光流矢量解耦与分析问题, 推导了光流运动场模型, 分析了载体在六自由度位姿独立变化时的解耦光流运动场模型; 根据解耦光流运动场模型, 设计了车载平台的仿真算法, 并给出完全解耦的仿真结果; 利用解耦光流运动场模型量化分析了仿真结果的正确性; 利用KITTI数据集的平移、旋转两个典型场景开展真实光流解耦实验, 进行了模型分析、仿真过程、真实数据、对比结果的一致性验证。结果表明：所给出的解耦模型分析、仿真算法、仿真与真实结果以及对比分析不仅可用于车载平台利用光流开展位姿解耦估计中的误差分析和算法验证, 还对深入理解光流运动成像、开展无人车平台光流应用的研究具一定的借鉴和指导。

为解决6D激光标靶在受非引力外力作用的环境下姿态测量失效的问题,提出了一种基于激光标靶和捷联惯导系统(SINS)的组合位姿测量方法。通过推导卡尔曼滤波状态方程与观测方程,建立组合测量系统的卡尔曼滤波模型,利用卡尔曼滤波校正位姿误差和惯性测量单元(IMU)随机误差。在卡尔曼滤波模型中加入故障检测方法,使组合系统具有自监控功能。当激光标靶姿态失效时,仅使用校正后的SINS数据,保证系统的可靠性。最后,对所提方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法能有效地解决激光标靶姿态角测量失效问题,提高系统抗干扰性和动态性能。

使用传统公共点定向方法很难在狭小、受限空间下完成对大尺寸测量仪器的定向, 故本文提出了一种受限空间下球坐标测量系统的双面互瞄定向方法, 并以激光跟踪仪为例进行了理论分析和实验验证。该方法结合激光跟踪仪的测量原理和使用特点, 通过激光跟踪仪本体测头的运动特性构建几何约束, 仅要求测量仪器之间相互可视, 便可依靠较小公共视场完成仪器定向。阐述了该方法的数学建模过程, 研究了定向优化算法, 并在上海光源环形测量控制网建立过程中进行了相关实验验证。结果表明: 该方法在仪器相距5 m以内时, 参考点转站误差优于0.12 mm, 定向旋转角误差不超过1.5″。与频繁转站的传统方法相比, 可在保证精度的同时, 极大地提高现场测量效率。该方法亦可推广应用于其它单站坐标测量系统。

针对中高轨目标暗弱为目标识别和识别效率增加的难度, 研究了基于被动光学系统的地基光电光测系统; 同时提出了一种通过对原始图像进行最优化处理, 从而有效提高目标信噪比, 增加目标识别效率的方法。首先分析了在轨目标的光学反射特性, 比较了不同模式下目标的信噪比, 给出光电监视系统的最优设计方案。然后, 结合目标运动特性和观测条件等因素, 设计了适合中高轨道目标的地基地球同步轨道(GEO)目标的观测模式。最后, 针对暗弱目标图像识别难题, 提出了基于最优化原理的低信噪比目标识别图像处理的新方法。根据实测数据对本文方法进行了实验验证, 并与传统差帧法进行了比较。结果显示, 本文方法可在目标信噪比大于3.09点条件下识别出目标。 该项研究对中高轨道目标光电监视用设备的设计和使用很有参考价值。