为了分析青藏高原地区甲烷浓度的垂直分布, 本文采用腔衰荡光谱技术(CRDS)设计了一套高灵敏度的球载甲烷浓度实时测量系统, 该测量系统在基于DSP的单板电路上实现腔模锁定、衰荡信号采集、光谱扫描、数据存储等功能并在DSP上实时处理衰荡信号、光谱信号和浓度等数据。本文首先介绍了CRDS测量原理与采用的光谱处理算法, 通过固定高斯线宽的方式改进光谱拟合算法, 使得浓度计算结果得到明显提升。然后, 分析了电路系统采集的衰荡信号与光谱信号, 采集的衰荡信号信噪比达62 dB, 并在实验室使用标准气体进行了标定试验, 标准气体的测量值标准差σ最大为2.2×10-9, 测量值的均方值RMS和标准气体标称值之间的校正可决系数为0.998 7。最后, 系统进行了实际试验, 在西藏鲁朗地区成功实现了从海拔3 340 m到海拔6 000 m的上升和下降过程中甲烷浓度的测量。该系统可以通过改变激光波长与光腔反射镜测量其他大气痕量气体, 进一步改进与优化的系统可以应用到大气同位素丰度的测量中。

设计了用于谐振式光纤陀螺系统中两个半导体激光器相对频率噪声抑制的全光纤光路外差式光学锁相环, 建立并分析了陀螺精度需求和外差式光学锁相环关键参数的关系, 同时对外差式光学锁相环全数字反馈控制环路进行了设计和仿真.通过实验对设计的系统进行性能验证.结果表明两个主从激光器的中心频率实现了参考频率源频率的锁定, 且拍频激光中心频率相对于光纤环形谐振腔谐振频率偏离幅值减小了15 dB.

翅果油树(Elaeagnus mollis Diels)为我国特有古生物植物, 其种子发芽率很低。实验探究不同时间He-Ne激光(波长为632.8 nm, 功率密度为8 mW/mm2)辐射处理对翅果油树种子发芽率的影响, 并对激光处理下种子活力、种子萌发过程中过氧化氢酶活性(CAT)及超氧化物歧化酶活性(SOD)进行了测定, 以了解He-Ne激光对种子萌发的生理效应。结果表明, 一定时间的 He-Ne激光辐照促进了CAT及SOD活性的提高, 保护了膜的完整性, 提高了种子活力, 从而提高了种子发芽率。最佳辐射处理时间为3 min, 此时发芽率最大。超过3 min, 种子活力、SOD和CAT酶活性明显降低, 种子萌发明显受到抑制。对He-Ne激光辐射对翅果油树种子萌发的生理效应的研究, 有望在实践中为提高翅果油树种子的发芽率提供更加有效的依据和方法, 从而更有效地保护这种珍稀的濒危植物。

根据高分辨力合成孔径雷达 (SAR)图像中建筑物的特性, 提出了一种基于多尺度信息融合的建筑物提取方法。以非下采样轮廓波变换 (NSCT)为多尺度分析框架, 通过融合基于 NSCT低频子带的多尺度区域分析结果提取潜在建筑物区域; 同时, 融合基于 NSCT高频信息的边缘检测结果与均值比算子结果提取边缘结构信息; 在此基础上, 结合区域与边缘结构信息对虚警进行滤除, 对漏检建筑物进行补充, 完成建筑物提取。实验结果显示: 该方法优于基于多特征融合的建筑物检测算法, 在实验所用图像上的平均查全率达到 94%, 表明文中方法的有效性。

为了在动物体内研究Fbxl5基因是通过什么机制导致斑马鱼心脏出现突变表型, 本文利用近几年兴起的CRISPR/Cas9打靶技术建立斑马鱼Fbxl5基因敲除品系。本文将打靶位点定位于Fbxl5的F-box结构域, 也就是Fbxl5的第五号外显子上。首先经过基因打靶网站分析筛选出针对Fbxl5基因F-box结构域最适合的打靶位点, 扩增出Fbxl5基因CRISPR/Cas9打靶双链DNA, 并转录为RNA, 与Hcas9共注射至斑马鱼胚胎。最后, 在注射48 h后对Fbxl5基因CRISPR/Cas9打靶的有效性进行检测。首先在注射48 h之后收集胚胎提取基因组DNA, 用特异性引物进行PCR扩增; 将纯化后的Fbxl5基因PCR产物连接到pMD18-T载体, 再经质粒提取, 测序分析, 通过与WT斑马鱼基因组序列进行比对发现Fbxl5-9号在PAM序列AGG下游缺失了4个碱基。证明该CRISPR/Cas9 系统在敲除心脏发育候选基因Fbxl5是有效的, 该研究为最终获得Fbxl5基因敲除斑马鱼奠定了良好的基础。

为了提高基准图制备的有效性, 研究了遥感影像的可匹配性, 并针对点特征提出了基于兴趣点度量遥感影像可匹配性的度量指标。首先, 利用非下采样Contourlet变换的高频系数提取图像的局部极值点作为兴趣点; 然后, 利用兴趣点的高频系数和方向特性定义兴趣点的幅值特性和结构特性。最后, 分析兴趣点幅值特性和结构特性与实际匹配概率的关系, 构建可匹配性度量指标。实验结果表明, 可匹配性度量指标与实际匹配概率的线性相关性高于0.9, Spearman相关系数高于0.85, 评估结果准确性高、单调性好。利用该指标对图像可匹配区域进行筛选, 其制备的基准图的平均匹配概率大于95%, 比传统方法提高了15.4%, 改善了基准图制备的效率和可靠性。

为了提高基准图制备的有效性，需要对前期遥感影像的可匹配性进行预测.在边缘特征中，提出基于块逆概率差纹理基元共生矩阵的遥感影像可匹配性度量方法.首先，利用边缘密度将遥感影像分为不可匹配区和潜在可匹配区，并从潜在可匹配区选取部分图像样本作为训练集；其次，对样本图像构建块逆概率差纹理基元共生矩阵，计算边缘特征向量；再次，利用仿真实验计算样本图像实际匹配概率，采用支持向量机回归方式利用边缘特征向量构建匹配概率预测模型；最后，对整幅遥感影像采用匹配概率预测模型预测匹配概率.实验证明，该方法预测的匹配概率与实际匹配概率平均平方误差低，平方相关系数强，并且对于灰度校正后的同一卫星遥感影像其预测模型是通用的，不仅能满足遥感影像可匹配性度量需求，并能对匹配算法选择提供决策支持.

前视红外图像质量对于目标检测与跟踪算法能否准确定位目标具有十分重要的作用。目前对自动目标识别领域前视红外图像质量的研究大都与场景内容相关, 而忽视了成像降质效应对图像质量的影响。本文通过分析噪声和模糊两种降质效应的成因, 结合前人的模拟方法, 得到了高性能前视红外成像设备获取的图像中噪声和模糊模拟的新方法。将该方法用于分析不同程度噪声和模糊对图像质量的影响, 结果显示, 噪声对于图像质量有害, 而模糊对于图像质量并不一定有害。基于这一结论, 采用去噪方法对前视红外图像进行预处理。对比实验结果表明, 该方法比去模糊方法能更有效地提高匹配概率。

介绍了时域有限差分(FDTD)法的理论与基本原理。利用该方法，得到了可对集成光波导偶极子电场传感器幅频特性进行理论分析的数学表达式。为优化器件性能，利用仿真，对在低频与高频电磁波入射时，不同电极长度/宽度下的器件幅频特性进行了比较。结果表明，低频电磁波入射时，采用较长或较窄的电极，均可提高器件的响应幅度；改变电极长度与宽度，对器件响应频率几乎没有影响。高频电磁波入射时，采用较长或较窄的电极，器件同样可获得较大的响应幅度；改变电极宽度，对器件响应频率的影响很小，但较长的电极会显著降低器件的响应频率。

针对用前视红外(FLIR)目标法识别复杂地面时, 存在无直接可用基准图、背景干扰严重、目标与背景灰度差异小等问题, 提出了一种基于区域模糊阈值的目标识别方法。首先, 在建立多尺度空间的基础上, 设计多阈值算法, 生成显著图; 其次, 引入基于图像模糊率的区域模糊阈值方法, 改进Itti模型, 构建候选目标筛选模型; 最后, 对检测结果运用积分归一化积相关(Nprod)算法进行精匹配, 确定识别目标。实验结果表明, 与Hausdorff距离算法相比, 该识别算法匹配率提高了近20%, 花费时间缩短了3/4; 与积分Nprod算法相比, 提出的算法匹配率提高了近40%, 时间缩短了1/2。结果显示, 对于复杂背景的前视红外目标, 该方法具有匹配率高、速度快、精度高等优点。