为提高微小零件亚像素级定位效果，采用改进爬山算法。将目标区域向外扩展获得调焦窗口跟踪漂移图像，边界由像距和视角决定；然后优化爬山搜索算法得到最优收敛解，二维图像信息熵构成调焦图像评价函数；改进Zernike矩算法，通过高阶矩的模代替边缘参数，减少了计算量，卷积窗口矩阵构成Zernike矩的差值，提高定位精确度；最后给出了算法流程。实验结果显示，改进Zernike矩偶模板比奇模板边缘亚像素定位误差小，相比空间矩算法、多项式拟合算法、Zernike矩算法、区域生长算法和模板匹配算法，对规则形状定位误差均值分别减少了43.24%,21.62%, 32.43%,27.03%和56.76%；对不规则形状定位误差均值分别减少了39.02%,20.15%,26.83%,24.39%和51.22%。本文算法定位精确度较高。

数字图像相关(DIC)方法因其光路简单、适应性好在位移和应变测量中得到广泛应用,在大位移测量中提高DIC匹配速度尤为重要。提出一种改进的爬山算法,修正了传统爬山法易陷入局部极值的缺点,提高了搜索速度,使其适用于大位移测量。用模拟散斑图对改进算法进行实验测试和对比分析,结果表明:这种方法的总体搜索速度与精度优于传统爬山法,当步长改变系数选择恰当时,该算法能以较快的搜索速度得到正确结果。

通过两级定向耦合器结构实现了光学相控阵天线阵列的二维排布, 并设计了特殊C形弯曲波导进行热调作为阵元的相位控制器.提出一种针对阵元数量不高的稀布片上光学相控阵远场高阶干涉栅瓣的压缩方法.将均匀的阵元间距通过爬坡算法优化成非均匀间距, 以破坏栅瓣产生所需的干涉相长条件, 实现对栅瓣的压缩作用.在1 310 nm波长, 通过时域有限差分法对基于微型光栅耦合器天线的稀布阵列进行计算分析, 结果表明优化的阵元间距能实现-6～-7dB的栅瓣抑制比.

电力悬空光缆中光子偏振态易受外界快速无规则扰动影响,导致偏振编码量子密钥分发(QKD)系统成码率降低甚至无法成码,为对抗链路中偏振态的快速变化,设计了高速偏振反馈系统(FPF),介绍了该系统的工作原理。重点研究了系统中关键的偏振反馈算法,包括对偏振收敛程度评价函数及搜索算法的选取,偏振反馈周期与成码周期的监测条件的选取,以及监测阈值的自适应选取。整个系统在实际悬空光纤上进行了实测,测试结果表明该系统和算法能够解决中远距离悬空光缆中QKD成码难的问题。

针对稳态匹配概率(Steady-State Matching Probability,SSMP)立体匹配算法在处理视差范围大的测试图中产生的空洞现象以及使用该算法后由于右视差图中的错误视差导致的左视差图中正确视差丢失问题，提出一种基于稳态匹配概率和半全局匹配(Semi-Global Matching,SGM)相结合的立体匹配算法。首先使用SSMP算法求取初始视差图。接着，使用基于爬山法颜色分割的填充准则进行填充。然后使用SGM算法重新获取视差图，将两幅视差图中一致的视差信息填充到经过左右一致性检测后的含有空洞的视差图中。最后，使用SSMP算法中的空洞填充和中值滤波得到精化后的视差图。实验结果表明，改进后的SSMP算法在Middlebury测试平台上第2版本的四组图像的平均匹配误差从538%减少到523%，第3版本部分测试图像的平均匹配误差从24.7%减少到21.5%，该算法能很好地处理上述问题，有效提高匹配精确度，且具有鲁棒性。

在三维微光机电系统转镜阵列光开关的研究中, 为了提高定标的效率和精度, 开发了全通道自动定标系统。经过定标测试和对搜索算法的分析, 提出了基于遗传算法的粗搜索与基于爬山算法的精搜索相结合的搜索方式; 以一系列实验为基础, 提出了全通道搜索方案; 最后, 在全通道搜索方案的测试中, 总结了最优电压与通道行列数对应的变化规律。实验结果表明, 该方案具有较高的可行性和搜索效率。

传统的自动对焦梯度函数评价算法在对细胞显微图像进行对焦时, 由于对焦精度不佳, 图像受噪声的影响较大。针对此问题, 通过对不同对焦评价函数性能进行对比, 提出了一种基于Sobel梯度函数改进的自动对焦评价算法--Sobel4direction_Brenner梯度函数算法。对对焦评价技术设计指标和算法的通用性进行了验证, 结果表明: 在调焦时该算法较传统对焦梯度函数能更好的抑制噪声, 并且使电机在爬山算法的搜索对焦中具有更小的对焦搜索区间范围, 获得的细胞显微图像的清晰度评价值也更高。

根据航空相机调焦准确度要求及CCD相机成像特点，提出了一种基于图像处理技术的航空相机自动调焦系统.该系统基于自制分辨率靶标，图像清晰度函数及优化的爬山算法，利用自准直离焦补偿法实现由温度、大气压力引起航空相机离焦量的校正；通过引入飞机高度数据进行离焦量计算，并通过自准直调焦技术实现离焦校正.对本系统进行了自动调焦测试实验，结果表明，该系统对相机的离焦校正误差小于相机的1/2焦深,能够满足航空相机快速、高准确度调焦要求.

提出了一种全光纤光程差自适应控制方法，并成功应用于飞秒光纤激光相干偏振合成系统。建立的光程差自适应控制系统以现场可编程门阵列（FPGA）控制电路为硬件基础，基于爬山法设计了有效的控制算法，成功解决了光程差自适应控制与锁相控制相互干扰的问题。实验结果表明，系统可以完全补偿±60λ范围内的光程差漂移，具有良好的连续工作稳定性，可以满足飞秒光纤激光相干偏振合成系统中光程差自适应控制的要求。

针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题，提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进，在选择图像清晰度评价函数基础上，同时考虑图像的调制传递函数值，综合判断搜索方向; 采用改进的刃边法，在自动完成刃边区域选择的基础上，可精确计算图像的调制传递函数值，并给出了改进算法的原理和实现. 为了衡量改进算法的性能，验证调焦系统成像效果，分别考虑搜索算法对不同调焦初始位置以及环境变化影响，在经纬仪自动调焦系统平台上展开算法的调焦实验分析.实验结果表明改进的自动调焦搜索算法能有效地排除局部极值干扰，使系统准确、可靠的调焦.