衰减系数和浊度是描述水体光学性质的 2个重要参量，研究两者间的关系不仅有助于对水中光传输衰减特性的了解，也是当前水下光电成像技术研究和应用的需要。本文选用了 6种不同粒径的 CaCO3微粒和 1种 SiO2微粒作为悬浮质，定量分析了加入悬浮液的水体衰减系数与浊度的关系，讨论了微粒粒径和折射率对上述关系的影响。实验结果表明：衰减系数与浊度间存在很好的线性关系；对于同种悬浮质来说，其线性拟合斜率与粒径的对数有较好线性关系，而其拟合截距也与粒径有线性关系；对于不同种悬浮质来说，微粒折射率会对拟合斜率产生较大影响。因此，目前尚难以直接得到由浊度仪测量值换算出衰减系数的普适关系式。

根据某型号直升机定型试飞的需要, 研制出了动态测量旋翼桨叶气动力学参数的光电测试系统。其中运动参数(挥舞角、摆振角和变距角)由二维位置敏感传感器响应桨叶表贴发光点的位置变化测得, 挥舞应变由光纤光栅传感器测得。利用自主搭建的桨叶运动姿态仿真平台开展了相关测试实验。结果表明: 各角度值与对应输出电压间有很好的线性关系, 测量范围内的角度测量误差小于1%; 光纤光栅与电阻应变片对比测试的一致性较好, 线性相关系数达到了0.999; 光纤光栅应变测量的复现性很好, 两次应变测量的相对偏差仅为1.22%。系统具有较高的测试精度。

鉴于对深海资源开发、海洋科研以及水下工程作业、考古和救援的迫切需求，使得水下光电成像技术研究和装备研制成为当前国内外重点研究方向之一。介绍了扫描激光、偏振成像、结构光成像、光-声混合成像以及水下图像处理等水下光电成像技术，分析了部分技术应用情况，并讨论了其技术特点。论文对于发展海洋资源开发、水下勘探与研究、水下救援以及**等所需的水下光电成像技术和装置具有意义。

激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一，国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果。结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求，全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平，讨论了其技术特点，对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应用具有意义。

根据计算机模拟和实际拍摄的离焦模糊标准分辨力靶标图像,对提出的离焦模糊图像超分辨力盲复原算法进行了分析研究,对比了超分辨力盲复原算法与几种典型复原算法的效果,以及在不同离焦模糊半径下该算法的复原效果。实验结果表明,该算法对深度离焦模糊图像具有较明显的复原效果,复原图像相比较于模糊图像分辨力提高1倍; 显著改善了标准分辨力靶标图像的可分辨组块。可分辨组块可以定量地描述复原算法对图像分辨力的改善程度。该算法已经应用到实际工作当中,并获得了较好的效果。

基于近红外或短波红外脉冲激光照明的距离选通成像(RGI)技术能够有效降低后向散射的影响，提高夜间以及恶劣环境下光电成像系统的作用距离。针对近红外RGI系统的设计与分析需要，研究提出RGI系统的作用距离模型和预测方法，即在按照传统连续(被动)成像模式计算或测试RGI系统最小可分辨对比度（MRC）性能的基础上，采用曝光时间积分等效的原理，折算周期性脉冲激光的成像效果，进而采用等效条带图案方式预测RGI系统对不同目标的作用距离。该方法预测结果与实际系统实验结果具有较好的一致性，表明该方法的有效性。该方法可用于各种近红外RGI系统的设计与性能分析，也可适用于短波红外RGI系统的作用距离预测。

为了突破水下距离选通系统成像的景深局限，综合借鉴激光雷达成像理论与图像重构过程中的优点，结合实验室水下激光距离选通成像系统的实际情况，具体分析了通过水下选通序列图像获取距离信息的过程。针对不同水质产生的不同水下选通图像特点采用目标与背景相减、相邻图像按周期加微小时间偏移量取极值然后层层递进重构以及分割重构等算法进行处理，并用不同距离的选通序列场景“切片”对该算法进行了实验验证，最终重构成一幅包含8.2~13.2 m，共计5 m距离范围的所有“切片”目标的图像。为进一步说明重构图像中所包含的距离信息，用三幅图像合成了一幅含有10.7~13.2 m距离信息的伪彩色图像。

基于距离选通原理, 深入分析了水下脉冲传输和探测器选通接收间的时序关系, 建立了较为完善的距离选通时序模型; 基于搭建的水下脉冲激光距离选通实验平台, 设计了专门的模型验证实验。实验与仿真结果的一致性表明：模型能较好地描述水下距离选通成像过程, 预测成像对比度随延迟时间的变化, 可用于实际选通系统的性能预测和优化设计。此外, 还借助模型讨论了各参量对成像对比度的影响, 并介绍了利用距离选通技术直接测量水下脉冲时间展宽的方法。

从红外视景仿真技术意义出发，介绍了其所包含的几个基本部分；从目标辐射建模、背景辐射建模和大气建模三方面，总结了国内外红外视景仿真技术发展历程和状况。其中列举了国外多个典型红外视景仿真软件和几个较完善红外辐射模型，并统计了2000年以来国内高校在红外视景仿真方面的研究情况。统计数据表明，多个发达国家的红外视景仿真技术已逐步趋于成熟和产品化，而国内尚未开发出功能较完善的红外视景仿真系统，只能仿真较简单场景。

建立了后向散射光在二维光敏面上能量分布的理论模型,结合典型水下激光成像系统,提出用像面表观衬比度来评价系统极限探测距离的方法,并推导了计算公式;通过选取水下激光成像系统的典型参量进行模拟计算,进一步讨论了系统主要组成部分的相对位置对像面表观衬比度分布的影响;得到像面表观衬比度与目标距离的关系曲线以及系统极限探测距离随海水衰减系数的变化曲线,从而估算出不同水质条件下系统的极限探测距离。模拟仿真数据与实际实验结果基本一致。