同心圆环传声器阵列广泛应用于声成像阵列系统, 能有效地抑制干扰并确定声源位置。在限定阵元数量、阵列最大孔径和最小阵元间距等条件下, 提出了一种利用粒子群算法设计宽带低旁瓣同心圆环传声器阵列的方法。该方法通过构造一个反映宽带信号在扫描区域内旁瓣水平的适应度函数, 以圆环半径和阵元偏转角作为联合优化参数, 基于粒子群优化算法实现了阵型的快速优化求解。仿真实验表明, 该方法获得的优化阵型在扫描范围内的整体旁瓣水平低于以最高旁瓣级为适应度函数得到的最优阵型, 也低于仅优化圆环半径获得的最优阵型, 这说明了该优化方法的可行性和有效性。

研究了透视投影对同心圆偏心误差的影响并建立了偏心误差数学模型，提出一种基于同心圆偏心误差补偿迭代的高精度相机标定方法，使用基于几何约束的优化算法不断更新同心圆中心投影坐标，以精确地定位图像中同心圆的控制点投影中心，从而实现相机高精度标定。实验和仿真结果验证了所提方法在视觉应用中的有效性。与传统方法相比，所提方法可为计算机视觉和三维重建任务提供更准确的相机标定结果。

通过对压力水作用下纤维编织网增强混凝土(TRC)的渗透试验和扫描电镜(SEM)试验, 探究不同水灰比、纤维单丝含量对TRC试件抗渗性能及内部细观结构的影响。研究表明, 自由水在压力作用下沿着混凝土基体与纵向纤维束的界面进行定向迁移, TRC的抗渗性能随水灰比及纤维单丝含量增大而减弱。此外, SEM试验表明, 混凝土基体与纤维束的界面存在环形裂隙, 裂隙宽度随水灰比及纤维单丝含量增大而增大。基于同心环形缝隙流理论, 建立压力水作用下TRC试件渗透率的计算公式, 计算结果与试验值吻合较好。

目前的共心多尺度系统普遍存在子相机像面不稳定的问题，这一问题直接导致了在后续的图像拼接中易于出现图像拼接错位，严重影响系统成像质量。针对这一问题，提出了一种基于像方远心光路的方法，该方法提高了子相机像面的稳定性，为后续的图像拼接减轻了压力。首先对错位现象出现的原因进行了理论分析，从理论层面分析了引入像方远心光路对改善成像系统的作用，最终设计了成像性能优异的基于像方远心光路的共心多尺度成像系统，其焦距为60 mm，F数为3，远心度小于0.2 mrad，总视场为70°，各视场弥散斑半径小于所选探测器的像元尺寸，在奈奎斯特频率为108 lp/mm处各视场的调制传递函数均大于0.6。像方远心结构的共心多尺度成像系统可以从光学结构部分改善子相机像面不稳定的问题，从而提高后端图像拼接的拼接质量和拼接效率，为后续的共心多尺度系统设计提供了更多的思路和技术途径，具有重要的理论和实践意义。

鉴于两电极静电聚焦同心球系统成像的定焦性质,当该系统的几何尺寸相对关系给定后,像面位置与放大率也就随之确定,改变系统的电参量引起的像面位置和放大率的变动是极其微小的。研究在由光阴极与栅状阳极组成的两电极同心球系统中插入任意多个栅极后,该系统的电子光学成像特性及其横向像差的变化规律。再次证实了在多电极静电聚焦同心球系统中,成像电子光学系统的二级近轴横向色差即 Recknagel-Apцимович公式依然成立。着重讨论了三电极静电聚焦同心球系统的电子光学成像特性。

在A章基础上,进一步研究两电极静电聚焦同心球系统的轴上点电子光学横向像差。研究表明,对于成像电子光学系统,由光阴极发射的电子所形成的图像弥散,其轴上点的图像弥散由近轴横向色差与几何横向球差两部分组成,这证明了在静电聚焦同心球系统中,阴极透镜的二级近轴横向色差即Recknagel-Apцимович公式普遍成立。研究了宽电子束与细电子束之间轴上点横向像差之差异,最后讨论了两电极同心球系统向近贴聚焦系统过渡的特例。

在成像电子光学中,静电聚焦同心球系统具有一系列宝贵的性质,其电位分布与电子轨迹能以解析形式表示,可以定量地研究系统的电子光学成像特性与横向像差。尽管前人已有不少研究,但都限于零级近似成像的认识,且其中存在着不少谬误。本系列文章将全面研究静电聚焦两电极与多电极同心球系统中电子的运动轨迹、电子光学成像特性与横向像差,探讨电子束在成像段形成的图像弥散,得出一些新的结论和认识,纠正文献中存在的一些谬误,建立自己的理论体系。本系列文章的第一篇主要探讨电子在两电极同心球系统中在静电场作用下的运动轨迹,导出了两电极静电聚焦同心球系统中自阴极面逸出的电子轨迹在极坐标系下的表示式ρ=f(φ)与圆柱坐标系下新的轨迹方程的表示式r=r(z),给出了自光阴极逸出的电子在成像段的行进轨迹的交轴位置及其斜率的近似和精确表示式。本文为全面研究静电聚焦同心球系统的电子光学性质及其像差奠定基础。

快照式光谱成像系统可实时获取运动目标的光谱图像,在动态目标跟踪和识别等领域有着迫切的应用需求。快照式光谱成像系统的光谱分辨率与空间分辨率相互制约,针对现有快照式分光成像系统数值孔径小、难以同时实现高光谱分辨率和高空间分辨率的问题,提出了一种基于Dyson同心结构的新型快照式分光成像系统,它具有数值孔径大、成像性能优和结构紧凑等优点;视场离轴和复杂化设计可在保持光学成像性能的同时,增大机械装调空间,具有很好的工程可实施性。优化设计得到的新型快照式分光成像系统的数值孔径达到了0.3,光谱分辨率优于0.54 nm,空间采样点数为112×24。这种高光谱分辨率和高空间分辨率的快照式分光成像系统可为研究对大视场内快速运动目标进行精确探测识别的快照式光谱成像系统提供重要的理论基础。