交通标志等道路设施的空间位置信息是城市三维建模的基本要素之一,也是道路设施养护管理的必要内容。为此,提出一种基于移动测量数据的小型交通标志自动提取方案,基于改进的卷积神经网络SlimNet模型对全景影像上的小交标进行检测,提出一种基于深度图的目标三维空间地理定位方法,并采用以中心点为准的距离判断法提取目标的对角线。选取三类小型交通标志的实测数据对所提方法进行验证分析。实验结果表明,SlimNet模型的平均正确率相比经典的VGG16(Visual Geometry Group 16)模型有4.2个百分点的提升。采用提出的地理定位和矢量化方案,三类目标在实验区的召回率和精确率均达到86%以上,证明整体方案的有效可行性。该方法为城市多类目标的精确三维空间地理定位提供新思路。

为了提高测角系统的测量精度，基于误差的特性和表现形式，从谐波角度对测角系统中的刻划误差、光电信号误差、偏心误差、倾斜误差和变形导致的误差建立相应的数学模型，并对偏心误差和倾斜误差进行仿真分析。搭建了金属圆光栅测角系统，对系统中的误差进行了分析和修正。实验结果表明：测角系统测角误差为134.2″，修正后误差为32.23″，圆光栅测角系统误差分析为后续的误差补偿提供了理论基础。

水平扭摆冲量测量装置是研究激光与工质烧蚀冲量耦合的有效手段。针对测量过程易受干扰的特点, 基于冲量瞬间作用模型, 通过系统参数标定误差和冲量误差与噪信比关系, 采用蒙特卡洛数值仿真方法, 提出了测量噪声影响系统参数标定和冲量测量误差的分析方法。所提出的方法可应用于分析测量噪声对系统参数标定误差、冲量测量误差的影响规律研究, 为微小冲量测量误差和结构设计提供依据。

地面激光测距站向空间目标发射激光信号后, 其反射的回波信号达到地面站时将覆盖一定范围, 通过设置多台望远镜接收信号, 有利于提升对激光信号探测能力。根据激光雷达测距方程及信号探测概率, 分析了多望远镜信号接收系统的探测概率、提升效果以及等效接收能力。利用中国科学院上海天文台相距约60 m、口径分别为1.56 m和60 cm双望远镜系统, 通过双望远镜同时接收卫星的回波信号, 研究了双望远镜信号接收系统探测能力。相比原60 cm口径望远镜系统, 单位时间内激光回波数增加了四五倍。考虑到1.56 m口径望远镜激光测量性能, 双望远镜可等效于一台口径约1.61 m望远镜系统接收能力, 验证了多望远镜信号接收可行性和技术优势。分析了多望远镜系统对轨道高度1 000 km、直径10 cm非合作目标测量能力及所需望远镜台数, 使该测量技术在微弱信号探测与大口径望远镜激光测量中将会发挥重要作用。

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求, 以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度, 设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型, 优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道, 测量光谱为390～667 nm, 工作深度可达50 m。进行了海上试验, 试验结果显示: 在天气良好的条件下, 水下航行器在520～560 nm可见光波段内存在暴露窗口, 同时测得特征长度为0.75 m的模型的光学隐蔽深度为3.5 m。得到的结果表明, 设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量, 测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点, 适用于水下航行器搭载, 可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。

考虑Kayser-Fleischer( K-F)环自动检测系统可以用于威尔逊氏病(wilsons disease, WD)的辅助诊断, 本文针对现有的威尔逊氏病检测方法均没有考虑光照及角膜老年环的影响, 通过分析彩色图像中Kayser-Fleischer (K-F)环的分布特征, 设计了K-F环自动检测系统。该系统通过对图像进行预处理获得目标检测候选区域, 通过梯度响应最优算法精确检测K-F环的边界信息。 为了降低光照对算法有效性影响, 建立了光照检测模型来提高检测系统的鲁棒性。最后, 定义宽度特征算子排除正常图像的影响, 定义颜色特征算子排除角膜老年环的影响。实验分析显示, 在采集的2 234幅图像中, 本文提出的K-F环自动检测系统的识别率能够达到98.4%, 而且系统不受角膜老年环的影响。

目标激光散射特性测量对于激光测量系统性能评价至关重要，针对复杂形状全尺度大型目标雷达散射截面的评估需求，开展外场测量试验，并利用测量经验和仿真计算对测量数据进行分析。结合仿真建模和缩比测量等目标散射特性评估方式的特点，提出了提高复杂大目标雷达散射截面外场试验测量精度的改进思路，为研究复杂大目标激光散射特性及建立雷达散射截面的有效评估途径提供借鉴。

透镜中心厚度测量设备是基于色差共焦原理，能快速自动测量透镜的中心厚度，且不接触透镜表面的一种新型设备。通过对该测量系统出射光光谱的研究，得到影响光谱带宽及系统测量精度的因素。研究结果表明，对于峰值波长λ0 的光，其在系统中的像方数值孔径NA ，以及小孔半径r 均会对出射光的光谱有影响。NA 越大，出射光带宽越小，系统测量精度越高；r 越小，出射光带宽越小，系统测量精度越高。根据这一研究结果进行测量系统的设计与仿真，确定了能满足系统测量精度要求的NA 和小孔半径r。

由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管, 不仅机动性差且成本较高, 故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部, 通过切换反射镜, 将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统, 并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后, 使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标; 提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后, 对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行了辐射定标, 并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。 结果显示: 辐射亮度反演的最大误差为1.67%, 温度反演的最大误差为1.02 ℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。