已知不同的激光参数组合可在不锈钢表面产生同种颜色，为探究参数和颜色之间的确定性关系，选用波长为1064 nm、最大输出功率为20 W的主控振荡器功率放大器（MOPA）光纤激光器进行实验研究，通过分光光度计对彩色样品的色彩、可见光谱进行采集分析，利用扫描电子显微镜对彩色样品的氧化膜厚度和表面形貌进行测量。结果表明，激光扫描速度、激光重复频率和激光功率按比例同时改变，可在不锈钢表面产生极其相似的色彩和氧化膜。该研究对激光彩色打标的实际应用具有较大的指导意义。

本研究搭建一套91通道、光谱分辨率为5 nm、波长范围为650~1100 nm、生物安全性高的可调谐高光谱激光雷达系统,并完成臭椿、云南松和栾树等林木样本的探测实验。通过实验探测目标回波强度,进而获得目标光谱反射率,最后利用支持向量机分类器对不同种类的健康与染病样本进行分类与识别,臭椿样本的分类精度可以达到96.98%、云南松样本的分类精度可以达到91.21%、栾树样本的分类精度可以达到66.21%。该实验结果具有研究意义和参考价值,为林业病虫害监测提供一种新的发展方向。

由于探测器原理性的缺陷，红外热像仪所获图像的对比度低、细节不明显。对比度受限的自适应直方图均衡化方法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)能够增强红外图像的对比度，但是其受限参数无法适应不同的场景，且需要手动调整。作为一种智能种群优化算法，布谷鸟搜索算法具备强大的寻优能力。基于该算法，使CLAHE方法在不同场景下获取最优参数，进而实现红外图像对比度的场景自适应增强。实验分析表明，这种改进的算法具有可行性和适应性。

调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高分辨率、 高灵敏度和快速测量等优点在工业生产、 环境污染监测等方面受到广泛应用。 波长调制光谱(wavelength modulation spectrum, WMS)的二次谐波信号经常用作气体浓度反演的检测信号。 TDLAS检测性能与系统参数, 如锁相放大器的时间常数、 扫描幅度、 扫描频率、 调制幅度、 调制频率等的选取紧密相关, 实际测量中各参数的选择多以谱线形态特征为依据, 参数之间的关联性未能得到较好体现。 由于信号的采样与处理均在频域对谱线产生作用, 各参数之间的作用相互关联。 然而很少有研究参数对谱线频域的影响, 针对此问题, 在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响。 通过保持其他参数不变, 只改变一个参数的方法, 得出各个参数对信号线型、 频率特征及噪声引入的影响规律, 继而分析并验证了多参数联合变化对谱线频带的决定作用。 与基于时域特征的传统方法相比, 基于谱线频率特征分析一方面具有与谱线信号采集检测处理机理相近的优点, 另一方面可以直观得到各参数对主频带的影响和不同频率信号的衰减趋势。 总结出基于频率特征的各参数的基本选取方法, 以谱线频带和截止频率相互关系为判定标准, 截止频率的大小由锁相放大器时间常数决定。 通过设置合适的时间常数和扫描参数使信号频带与截止频率相近但不相交, 使谱线频带内频率分量不产生衰减, 频带外噪声得到最大抑制; 再根据锁相放大器的性能和信号信噪比来确定调制参数, 使谱线主频幅度最大; 最后根据系统需求确定采样率。 单周期采样点不变时, 低扫描频率时检测精度相对提高但耗时较长; 反之, 扫描频率提高, 速度变快但检测精度下降。 通过联合影响规律调整关**数, 减小硬件限制对参数最优值选取造成的影响。 可在考虑系统检测需求与硬件条件限制的前提下, 通过参数选择得到最优二次谐波信号, 为此技术的实际应用提供了参数优化的实验依据与参考方法。

为了从大相位变化条纹中提取可靠的相位,采用Paul小波变换分析了相应条纹。在不同Paul小波参数条件下,通过分析大相位变化条纹在噪声影响下的相位提取过程,给出了相位提取过程中伸缩因子、小波阶数等参数的选择方法。模拟实验结果表明,通过调整Paul小波变换的参数,可有效提高含噪声的大相位变化变形条纹的相位提取的可靠性和速度。

针对传统基于归一化非完全Beta函数(Normalized Incomplete Beta Function, NIBF)的图像增强方法难以有效地自动获取最优参数且其增强效果受图像动态范围限制的问题, 提出一种基于自适应量子遗传算法的NIBF遥感图像自动增强方法。首先, 由图像色深, 对待增强图像引入最大和最小光谱测度级, 扩大其动态范围。其次, 利用量子比特将NIBF参数编码为量子染色体, 并设置若干量子染色体构成初始参数种群; 对该参数种群进行测量和解码, 以解码值作为NIBF的参数输入, 对图像进行光谱测度变换, 得到对应的增强图像种群。然后, 利用八方向边缘检测模板提取增强图像种群中每个个体的边缘图像, 由边缘强度、边缘数以及熵测度定义刻画参数种群中个体品质的适应度函数, 并以此评价参数种群中的每个参数个体, 保留和记录最优参数个体。在提出的进化策略中, 利用量子旋转门实现量子染色体向最大适应度方向进化, 并根据每代适应度的差异和进化代数自适应地调整量子旋转角的大小; 以最终演化的参数种群中适应度最大的参数个体作为NIBF的最优参数, 生成相应的光谱测度变换曲线, 从而确定输入和输出光谱测度之间的映射关系, 实现图像最优自动增强。对5幅图像的平均实验结果表明: 盲/无参考图像空域质量评价指标提升了122.2%; 自然图像质量评价指标提升了71.8%; 运行时间为10.758 s。满足了遥感图像增强处理中的自动化、鲁棒性和高效率的要求。

针对高光谱激光雷达回波信号能量弱导致的波形信息常常淹没在噪声中而难以提取的问题, 基于高光谱激光雷达原理验证样机系统采集到的高光谱激光雷达回波信号数据, 通过分析小波变换参数选取对信号处理的影响, 寻找到一种基于小波变换的高光谱激光雷达回波微弱信号的处理方法, 即在sym6小波3层分解下, 运用软阈值函数和启发式阈值处理可有效处理高光谱激光雷达回波微弱信号, 运用该方法在仅有少量回波样本信号数量情况下, 达到高斯拟合在数倍回波样本信号数量情况下的处理效果, 降低了提取出波形信息所需要的高光谱激光雷达回波信号探测时间。

飞机尾喷CO2浓度扩散场是飞机不可隐藏的目标特性之一,为间接探测飞机提供了可能。采用数值模拟方法对典型工况下简化飞机模型的尾喷CO2浓度扩散场进行了仿真,利用仿真数据模拟了激光雷达系统探测目标并获取CO2浓度分布的过程,对不同参数条件下激光探测系统的探测性能进行了仿真分析。结果表明,飞机尾喷CO2扩散具有可探测性；选择合适的激光发散角、扫描角间隔和空间积分距离可探测到飞机,且在参数组合(0.5 mrad,4.4°,20 m)和(5 mrad,4.4°,20 m)下计算得到CO2浓度扰动中心与设定目标间的距离为2.9 m。本研究可为实际应用提供参考。

以10 km观测高度探测4.5等星为例, 分析星点在600~1100nm谱段的辐射特性, 使用Modtran软件计算同谱段的天空背景辐射亮度以及大气透过率, 在信噪比阈值为5的情况下, 选择一组典型的光学系统参量.采用一块平面反射镜和石英球面镜系统设计了轻、小型化的光学系统, 该系统在600~1 100 nm宽光谱范围内全视场光斑形状接近圆形、调制传递函数接近衍射极限, 色差很小, 具有良好的成像质量.计算了地面环境下星敏感器的昼夜探测信噪比, 以信噪比阈值5对星敏感器的探测能力评估, 结果表明在白昼地面环境下可以实现2.5等G型恒星的探测, 在夜间地面环境下可以实现6等G型恒星的探测.

面向星载激光测高仪的陆地目标响应函数的时间分布是评价星载激光测高仪使用性能的重要因素。根据星载激光测高仪发射的高斯激光束和目标响应函数的分布特点，采用等间隔同心圆环与等分圆周的方法实现目标的离散化三角网格划分，基于三角网格的均匀性与目标响应函数特征参数的误差模型，以目标响应函数的仿真误差指标为依据，提出一种全新的目标响应函数的时空域参数选取方法。以对地观测星载激光测高仪GLAS的系统参数为输入条件，针对三种典型倾斜度(3°、12.5°和28.5°)的平面目标和多平面目标，通过限定目标响应函数特征参数的2%容限误差，仿真了对应的波形分布，并解算出其特征参数的最大误差不超过1.16%，有效验证了陆地目标响应函数仿真方法的正确性。所得结果对于星载激光测高仪接收脉冲回波的分析、数据反演及其性能评价具有一定的实际应用价值。