残余灰度场是变形前后数字体图像中对应体素点的灰度之差。在基于有限单元的全局数字体图像相关（DVC）方法中，残余灰度场作为计算区域各体素点匹配质量的目标函数，可直接计算获得，并可用于材料内部损伤演化或裂纹扩展的精细表征。然而，当前广泛使用的基于图像子体块的局部DVC只能获得计算区域内各离散计算点的位移、应变和相关系数信息，无法直接计算区域内各体素点的残余灰度。相较于相关系数和变形信息，残余灰度场可实现逐体素的匹配质量评价，在内部损伤或裂纹扩展的可视化观测和准确定位方面具有显著优势。为能在局部DVC中获得残余灰度场信息，提出一种简单有效的残余灰度场计算方法。该方法基于三维Delaunay四面体剖分算法，并利用有限元框架对局部DVC离散计算结果进行稠密插值，以获取逐体素连续位移场，并将其用于变形体图像校正。模拟和真实实验结果表明，基于局部DVC测量结果后处理计算获得的残余灰度场不仅可以实现精准的损伤定位，还能观测到裂纹形貌以及界面脱黏行为。所提方法弥补了当前局部DVC在精细化匹配质量评价方面的不足，有望拓展该方法在材料和结构内部损伤观测和定位中的应用。

探索利用可见激光无损提取粗糙纸张上尿渍足迹的可行性，定量比较足迹显现效果。利用3种可见激光，配合使用11种可见波段滤光镜，对4类20种常见类型纸张上的尿渍足迹样本进行可见激光荧光照相，观察足迹显现效果；创建Matlab程序，引入灰度荧光亮度标准差指标比较足迹显出程度。发现20个尿渍足迹样本显现效果最好时的波段组合几乎各不相同，但可利用445 nm蓝色激光作为激发光，配合使用570 nm接收滤光镜，对所有样本的尿渍足迹进行整体最大程度的显现，样本尿渍足迹发现率100%；除黑色打印纸、复杂彩色背景报纸上的尿渍足迹样本外，样本尿渍足迹有效显出率90%。表明可见激光荧光照相能够用来显现粗糙纸张上的尿渍足迹，灰度荧光亮度标准差可以用来衡量尿渍足迹显出程度。

装配式桥墩在桥梁施工领域得到广泛的应用，常受偶然爆炸或恐怖袭击的打击影响。为研究爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素的影响规律，采用ANSYS/Workbench建立了近场爆炸荷载作用下的装配式桥墩数值模型，基于桥墩剩余承载力，提出以破坏参数D作为抗爆性指标，以炸药当量、爆心距离、初始预应力大小、节段数和剪力键的设置为损伤因素，分析了５种因素对桥墩损伤程度影响。在此基础上，利用灰色关联分析法衡量爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素之间关联度的指标与贡献度。结果表明：增大初始预应力、节段间设置剪力键其破坏参数D的综合降低率为32.1%、29.6%，均能有效降低墩柱的损伤，与装配式桥墩抗爆受损有良好的关联性; 而增加剪力键高度和节段数为12%、7.2%，对墩柱损伤影响较小; 5种因素对爆炸荷载下装配式桥墩损伤影响的关联度从大到小为：TNT当量、爆心距离、初张拉预应力、剪力键的设置、节段数量。装配式桥墩抗爆设计中，可优先考虑提高初张拉预应力大小、设置剪力键等关联度较大的因素，灰色关联分析法对爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素分析具有一定的参考性。

针对雾气环境下实际图像亮度/对比度不佳的情况，提出了整体灰度拉伸和局部对比度增强算法，改善了图像的亮度和对比度。采用基于暗原色先验的图像去雾算法来去除视频监控中常常遇到的雾霾影响。为了消除块效应，将图像分成最小的块，即对每个像素提取暗原色，并采用邻近相似性原则修正暗原色，MATLAB仿真表明，改进后的算法可以很好地去除图像中的雾气。最后，完成了基于达芬奇 DM6467的图像增强算法软件开发，实现了 4路视频的输出、切换和图像增强。增强后的图像，其 SSIM指标可提高 50%以上，该系统可以有效地去除雾气对图像的影响，满足图像去雾增强的需要。

以金矿石中的金元素为研究对象, 基于灰色关联度和RSM模型提出原子吸收光谱法分析Au测定条件参数的多目标优化模型。 选取泡塑预处理方式、 振荡时间、 王水浓度和硫脲浓度为优化目标, 确定测量结果相对误差的绝对值为质量指标； 建立基于信噪比的正交设计试验, 分析试验结果的质量指标及对应的信噪比并进行量纲化处理, 计算灰色关联系数和关联度； 确定优化目标的极差分别为0.026、 0.116、 0.176、 0.375, 定性判断泡塑处理方式目标最不显著。 根据RSM模型确定王水浓度、 振荡时间、 硫脲浓度为单因素的Box-Behnken方法试验, 采用三因素三水平曲面设计对测定结果相对误差的绝对值进行分析, 制作显著水平表并完成响应曲面试验； 建立二次多项式回归方程的预测模型并进行显著性分析, 其F=217.24, p<0.000 1表明该模型具有高度的显著性, 模型的相关系数为0.996 9, 校正决定系数为0.992 4, 表明该模型可以解释超过99%的响应值变化； 绘制响应曲面图和等高线图对试验数据进行回归拟合, 通过响应曲面的形状和等高线的陡峭程度进行判定分析, 最终寻找最优化目标参数为王水浓度、 振荡时间、 硫脲浓度分别为11.33%、 27.39 min和0.97%时, 样品测量结果的相对误差最小。 模型验证结果表明, 在最优化目标参数条件组合下选择不同质量浓度的金矿石国家标准物质进行样品制备, 测定结果的正确度和精密度均符合DZ/T 0130.3—2006(地质矿产实验室测试质量管理规范), 表明基于灰色关联度-RSM模型对原子吸收光谱法分析金矿石中金元素的多目标优化参数准确可靠, 验证了该方法的科学性和正确性, 能够被应用于实际的生产中去。 该方法对于定性判断各条件参数间的主次关系, 定量计算各条件参数的最佳组合水平具有独特优势, 有望在寻找多目标优化设计参数领域的平台上发挥作用, 更加有效地确定最佳目标组合。

由于分子结构的高相似性, 烃类气体混合物中各组分红外光谱谱峰重叠严重, 导致浓度的精确监测一直是化学计量学的难题。 为了应对这一挑战, 提出一种粗精选策略二进制灰狼优化（RSBGWO）算法, 用于优选红外光谱特征, 建立高精度定量分析模型。 该方法以交叉验证下光谱定量分析模型的均方根误差（RMSECV）平均值作为适应度函数值。 在粗选阶段, 进行第一次全局迭代, 更新α狼、 β狼和δ狼所选特征变量的位置信息； 在精选阶段, 结合α狼所选的特征变量以及剔除α狼未选中特征变量位置后的β狼和δ狼特征变量, 更新狼群位置信息, 逐步降低RMSECV值, 提取为全局最优特征波长, 并引入非线性收敛因子加快收敛速度。 该算法在采集的359个混合烷烃气体样本的红外光谱数据集上进行了实验测试并验证了所提算法的效果。 与bGWO和bPSO特征提取算法比较, 基于本文提出的RSBGWO算法建立的MLR模型在分析甲烷、 乙烷、 丙烷和二氧化碳气体浓度时, 特征选择数量均降低了96%以上, 预测均方根误差（RMSEP）均低于数据采集过程中所使用的配气系统的仪器误差, 相对预测偏差（RPD）均提高了15以上。 相对于全谱建模的MLR模型和PLS模型, 基于RSBGWO算法建立的MLR模型和PLS模型的预测精度有显著增高, 预测效果对定量分析模型的依赖性降低了。 实验结果表明, 提出的方法具有优秀的红外光谱特征提取能力, 能够明显提高定量分析模型的预测效果。 该方法能够促进光谱检测技术在生物制药、 食品化工、 油气勘探等领域的应用, 尤其是在含同系有机物混合物的应用场合。

为了获得TiC铁基合金粉末在316L不锈钢上的激光熔覆最佳工艺参数，提出了一种基于遗传算法优化的反向传播（BP）神经网络的激光熔覆参数优化方法。设计三因素五水平的全因子试验，测量了熔覆层的宏观形貌和平均硬度，建立输入参数（激光功率、扫描速度、保护气流量）和响应量（熔覆层宽度、熔覆层高度、稀释率、显微硬度）的神经网络模型。以多元非线性回归分析工艺参数对响应量的影响，并以综合灰关联度表征熔覆层的综合性能，寻优得到最佳参数。试验结果表明，激光功率和扫描速度对熔覆层宽度、稀释率和显微硬度的影响明显，而保护气流量对熔覆层高度影响最显著，遗传算法优化的BP神经网络模型各响应量模型的拟合优度均达到0.85~0.91之间，GA-BP模型精度良好，当参数为1090 W，扫描速度为4.4 mm/s，保护气流量为10 L·min^-1，综合性能最佳，表明BP神经网络算法适用于激光熔覆层质量控制和参数优化。

针对交通标志识别中限重标志和限速标志相似程度大、容易造成误检等问题, 结合抗噪能力强的二维OTSU自动阈值分割法与寻优能力强的跳蛛优化算法, 提出了一种基于跳蛛优化的二维OTSU限重标志识别算法。该算法通过统计交通标志牌感兴趣区域的二维灰度直方图, 采用改进跳蛛算法求解二维OTSU分割阈值, 快速地实现交通标志图像的二值化, 再利用DBSCAN对二值化图像边缘点聚类, 最后根据聚类结果的相对位置正确识别限重标志。实验结果表明: 在不降低识别率的条件下, 运算时间降低了34.16%, 并能够正确区别限重标志和限速标志。

在充分兼顾嵌入式三维测量系统对高效性、集成性、通用性以及灵活性等需求的基础上，设计了一种由3个异构核心构成的结构光三维测量系统架构。该多核异构架构层次清晰、结构灵活、通用性强，能兼容多种通用接口的光学器件（相机、投影仪等）。在此架构基础上，结合现场可编程门阵列并行流水优化方法，设计并实现了一种涵盖相位解调、解包裹以及相位深度映射等模块的全流程结构光三维测量系统。实验结果表明，所提方法在测量精度与传统PC平台相当的情况下，大大提高了测量效率，处理13幅1280×800分辨率的图像仅需12 ms，是同类算法在传统PC平台上的11倍。