激光光束质量因子(M²)是全面表征激光光束质量的一个技术评价指标。提出了一种基于振幅调制的M²测量方法,该方法通过记录单幅激光光斑就可以利用迭代计算重建光束的复振幅;进而根据标量衍射理论,可以得到沿光束传输方向任意截面位置的光束强度分布;最后由二阶矩和双曲线拟合方法计算M²因子。模拟和实验验证了所提方法的有效性,且该实验技术简单、快速,不需要复杂的机械扫描结构,适用于脉冲激光光束质量的测量。

鉴于传统确定性优化方法没有考虑结构参数的随机性对结构性能的影响, 本文提出了一种基于可靠性灵敏度的锁紧弹片结构优化方法。首先, 以某磁悬浮控制力矩陀螺锁紧弹片为研究对象, 研究了有限元建模和失效模式; 然后, 考虑弹片结构尺寸和材料参数的随机性, 结合响应面法与一次二阶矩法, 研究了串联失效模式下弹片的可靠度计算方法, 进而推导了可靠性关于设计变量均值和方差的灵敏度计算公式; 最后, 根据灵敏度分析结果, 研究确定了弹片结构优化策略, 构建了弹片可靠性优化模型。分析了安全系数法和可靠性法优化结果的差异, 结果表明：与安全系数法相比, 可靠性法的优化结果更好; 在保证弹片可靠度的前提下, 采用可靠性优化方法不仅使弹片质量下降了2371%, 使锁紧机构更加优化, 而且使陀螺房质量也下降了0.98 kg, 有利于磁悬浮控制力矩陀螺整机结构的轻量化。

为实现全景视场下人体行为特征的有效提取, 在原始形状上下文特征匹配算法的基础上, 提出一种基于自适应分块思想的金字塔匹配核算法.结合光学成像原理及全景视场下人体投影特点, 计算图像二阶中心矩对人体轮廓主轴方向进行补偿.然后对轮廓点进行均匀采样, 对各采样点提取形状上下文特征, 在匹配过程中分析高维特征空间中采样点的分布特点, 采用自适应分块的思想对金字塔匹配核函数的收敛策略进行改进, 根据各维度上数据的分布范围自适应地调整收敛系数, 以保证各个维度上的点集收敛速度一致.最后通过室内摔倒检测实验来验证算法的可靠性, 使用K均值聚类方法进行识别, 识别率可达92.9%.该特征提取算法为智能监控系统的稳定性提供了保障.

根据单管半导体激光器出射光束特点，分别采用1/e2、环围能量以及二阶矩定义描述光束束宽，在高斯光束近似下采用双曲线拟合法测算得到不同方法定义束宽时的光参数积(BPP)，并与芯径为105 μm、数值孔径为0.2 的光纤所能接受的最大BPP 进行比较。对该单管半导体激光器进行光纤耦合，实验中单管半导体激光边模数量随注入电流的增大逐渐增多，光束质量的恶化导致其光纤耦合效率逐渐降低，当注入电流由1 A 增大到13 A 时，光纤耦合效率由96.5%降为88.8%。研究表明以二阶矩定义束宽半径测算光参数积BPP 去描述与评价单管半导体激光器光束质量特征是最为准确合理的。

为了研究倍频过程对激光光束质量及光束空间分布的影响,针对典型的高阶高斯光厄米-高斯光束,采用理论计算与实验相结合的方法,得出倍频过程中不同阶数的基频光束对倍频光光束空间分布及光束质量的影响。研究结果表明,随着基频光束模式变差,倍频光束质量严重恶化。而对于相同光束质量的基频基模光束,倍频光光束质量随着入射在倍频晶体上不同的基频光光斑半径基本不变。实验中得到半导体抽运掺钕钇铝石榴石内腔倍频激光器的绿光输出功率为49.5W,波长1064nm的基频光光束质量M2＝4.93,波长532nm的倍频光光束质量M2＝10.2。结果与理论基本相符。

借鉴图像显著性区域的检测思想，提出一种基于局部二阶矩显著性估算的局部不变特征提取算法。利用二阶矩矩阵对尺度空间下局部图像的各向异性程度的估算作用，在图像尺度空间中对局部特征提取区域的信息显著性进行评估，并根据显著性进行局部不变特征的提取，提取出拥有较高显著性的局部不变特征，增加了匹配特征点对的数量和尺度跨度。真实图像实验证明，该算法在保持局部特征各种不变性的基础上有效地提高了特征提取和匹配算法的性能。