为了得到置信度更高的超分辨率先验模型，实现重建结果在噪声和细节之间的平衡，建立了基于混合稀疏表达框架下的高斯?洛伦兹混合先验模型。研究了该先验模型在超分算法中的应用优势和具体的应用方案。首先，根据先验信息的类型介绍了一些超分辨率算法的优势和问题。接着，提出对图像不同分量的统计特点进行单独建模的应用方法。然后，在分析了混合稀疏框架、高斯吉布斯先验和洛伦兹先验的基础上，说明了基于群稀疏框架下的高斯?洛伦兹混合先验的超分辨率算法。最后，介绍了具体实现环节和最终迭代方案。实验结果表明，本文基本完成了在重建过程中保持细节的同时抑制噪声的改进目标，可以用于更多复杂环境的超分辨率重建要求。

研究了一种适用于不同类型光条图像的光条中心提取方法。构建了光条的截面能量模型,分析了不同成像质量光条的截面能量组成,构建了高斯-洛伦兹分峰拟合模型;基于所构建模型,依次对光条图像进行灰度归一化、感兴趣区域提取、高斯-洛伦兹分峰拟合、去洛伦兹分量处理,利用灰度重心法提取出精确的光条中心。对比实验结果表明,本文方法对不同类型光条图像的提取具有适用性强、精确度高,但耗时长的特点;然而对强漫反射和镜面反射光条的提取耗时仅为当前效果最好Steger法的1/2。

运用广义洛伦兹-米散射理论(GLMT)研究了高阶矢量贝塞尔涡旋波束的单球形气溶胶粒子的散射特性,将直角坐标系下沿 z轴方向传播的贝塞尔波束的电磁场强度各分量表达式转化成球坐标系下各个分量的表达式,使用GLMT中的积分局部近似法计算贝塞尔涡旋波束的波束因子,进而计算在轴入射的高阶矢量贝塞尔涡旋波束的单球形气溶胶粒子散射。以硝酸铵球形粒子为例,通过数值计算,讨论了不同拓扑荷数和半圆锥角矢量贝塞尔涡旋波束与气溶胶粒子作用的微分散射截面随散射角变化的分布,以及消光截面、散射截面和吸收截面随均匀球形气溶胶粒子尺寸参数的变化情况。结果表明,随着贝塞尔涡旋波束拓扑荷数的增大,粒子微分散射截面值逐渐减小;拓扑荷数一定的贝塞尔涡旋波束随着光束半圆锥角的增大,消光截面、散射截面和吸收截面各值整体上趋向减小。

颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档, 在广义Mie理论基础上, 分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响, 并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明, 后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。

针对彩色图像加密运算量大、空间需求较大和安全性低的问题, 提出一种基于新型混沌的彩色图像加密算法。将彩色图像的三维矩阵转换为二维矩阵后对明文图像进行小波变换, 低频小波系数矩阵进行重叠分块, 然后进行矩阵块置乱操作和小波反变换, 实现图像的初次加密; 利用Lorenz和tent混沌系统, 根据动态参数控制混沌系统模型构造新的混沌系统, 新的混沌系统生成伪随机数对初次加密后图像进行扩散操作, 最终得到加密图像。仿真实验证明, 图像经加密后能很好地隐藏原有信息, 能抵抗统计、差分等攻击。

基于微分几何理论, 提出了一个通过零动态控制实现同结构单模激光Lorenz系统的混沌同步控制方法。对于误差动力学系统, 通过动态扩充相对阶和部分状态反馈线性化获得两个子系统, 分别独立设计控制器形成复合控制。对于非最小相位系统和最小相位系统两种情形的模拟仿真, 验证了方法的有效性, 表明了对同类问题的适用性。

为实现雾化过程中局域内单液滴的测量, 采用德拜级数展开研究了高斯光照射下球形液滴一阶彩虹区域的散射光强分布, 以及高斯光束腰大小对光强分布峰值角度的影响.根据德拜级数展开计算的散射光强分布反演液滴的折射率和粒径,证明了根据高斯光的彩虹散射反演液滴信息的可行性.基于广义洛伦兹-米氏理论计算一阶彩虹区域的总光强分布, 根据总光强分布反演液滴折射率和粒径, 讨论了高斯光束位置对反演液滴信息的影响.对于半径在200~1 000 μm区间的液滴, 高斯光束位于中心入射时, 反演折射率的误差小于2.38×10-4, 粒径的相对误差在-3.31%~3.31%之间.与采用平行光彩虹技术相比, 采用高斯光束为入射光可以得到较高的光能聚集区, 较好地定义测量区大小,既可以有效避免多个液滴同时出现在测量区的情况、减小颗粒之间复散射的影响, 又可以提高信号强度.

BOTDA布里渊背向散射光谱数据表现为洛伦兹型曲线,对不同的单模光纤和多模光纤会生成不同的波峰个数,单模光纤中的布里渊背向散射光谱表现为单个波峰,采用非线性最小二乘法对单峰进行拟合,采用高斯-牛顿迭代法求最小二乘解。迭代运算的效率取决于初始值的精度,当误差较大时,迭代次数会增加,甚至无法收敛。采用传统法和定积分法分别获取某一初始值。实验结果表明,在满足同等精度的条件下,定积分法能降低迭代次数,对布里渊背向散射光谱的单峰拟合具有较好的效果。

基于广义洛伦兹米理论，研究了偏心球粒子对在轴入射零阶贝塞尔波束的散射。利用球矢量波函数展开，给出了空间各区域电磁场的展开形式以及远场散射场表达式，并利用电磁场的边界条件，给出了各系数关系形式。通过与面积分方程方法的数值结果对比，验证了理论的正确性。数值分析了波束锥型角、偏心球内核介质折射系数、偏心距、内核半径等波束、偏心球参数对远场散射的影响。