为研究18Ni300模具钢选区激光熔化成形过程中多目标最优工艺问题,设计了以激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度为工艺参数,以致密度、硬度、耐磨性为响应目标的响应面中心组合设计实验。结合灰色关联分析得到多目标的综合灰色关联度,通过分析实验的灰色关联度得到了拟合度达78.50%的回归预测模型,以及针对三个响应目标的最优工艺参数,分别为激光功率250 W,扫描速度850 mm/s,扫描间距0.05 mm,铺粉厚度0.02 mm,此工艺参数理想的灰色关联度可达0.9312;在最优工艺参数下得到了相对密度为99.5%、硬度为41.5 HRC、磨损体积为192000 μm 3、灰色关联度为0.8895的验证样件,该样件符合预期结果,说明优化方法切实可行。

基于光谱测量数据,综合考虑背景辐射和仪器噪声对目标探测的干扰,提出一种自适应波段选择方法,并进行实验验证。利用声光可调谐(AOTF)成像光谱仪采集光谱数据,光谱扫描波段为400~1000 nm。对天空背景下的无人机目标和墙面背景下的静态物体目标进行探测,计算各波长的综合信噪比,以综合信噪比最大值的70%为阈值,选择合适的工作波段。波段选择的结果符合实际情况,所提方法能有效地选择不同目标的最优探测波段。

天基光学传感器对空间近邻目标的像平面跟踪过程中,传统方法在单帧恒虚警检测后进行量测划分,采用的虚警率过高可能引入较多的杂波点,过低则群目标在像平面的部分信息损失.在分析空间近邻目标在像平面特征的基础上,提出一种使用马氏随机场模型进行预检测处理然后以k-均值进行量测划分的方法,仿真结果表明,相比传统方法,基于马氏随机场模型的空间近邻目标检测及量测划分准确率更高,且在信噪比较低的情况下,性能改善明显.

随着相关研究的发展，在冲击波物理、爆轰物理、强激光、兵器等众多领域中，均提出了通过单个探头对小范围内的多个目标，如多个小飞片或粒子群，同时进行高精细度速度测量的要求，为满足该要求，论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构，分析了单探头多目标测速应用时的信号特征和数据处理方法，指出速度分辨率和空间分辨率是决定该性能的关键因素。根据理论分析结果，采用光通信行业中的常规器件，搭建了一台光子多普勒测速仪，并设计了爆轰实验装置，同时利用该装置进行了爆轰加载金属飞片的验证实验。实验结果表明，使用单个光子多普勒测速探头，对单个大尺寸铝飞片、多个小尺寸铝飞片、铅靶喷射粒子群等单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果，获得了各目标的速度曲线以及多条速度曲线构成的速度带，测量最高速度达到2.5 km/s,工作距离达到20 mm。研究结果对于深入探索光子多普勒测速技术在单探头多目标测速中的应用有重要的参考意义。

为了实现红外鱼眼系统下对多目标航迹进行起始，分析了红外鱼眼系统下目标在像面上的运动特点，提出了用于红外鱼眼系统的多目标航迹起始算法。算法采用逻辑法中的3/4逻辑，利用最大速度约束法去除各采样周期中大部分非相关量测点，用Hough变换方法确定可能航迹，用匀速约束对航迹进行确认。利用模拟目标对算法进行了实验和分析，结果表明，该算法与标准Hough变换法和逻辑法相比，航迹起始性能有了明显提高。当杂波个数为450个时，航迹起始虚警率仅为14%；对非断点航迹的成功起始时间为3帧，对断点航迹的成功起始时间为4帧，且在密集杂波环境下算法执行时间也较短。

针对深空背景下, 目标距离成像器较远, 目标在多个成像器平面呈弱小目标, 目标点之间的形状及灰度特征没有明显区别的现状, 提出了基于目标点之间形成的几何组合来完成目标点在不同成像平面对应的算法。该算法首先对各个成像器目标检测后获取的目标点集根据成像器间的姿态信息进行旋转补偿, 然后对补偿后的目标点集进行 Delaunay三角剖分, 最后根据剖分后三角形的相似性测度来完成多个成像器平面的目标对应。对算法在各个场景下的目标对应性能进行了仿真与分析。

针对现有的CFAR(Constant False Alarm Rate，恒虚警)算法采用全局建模，在待检测的所有区域采用同种背景杂波分布模型，导致使用的模型在不适应区域失配，使CFAR 检测性能下降的现象，本文提出一种基于多背景杂波分布模型的自适应CFAR 检测算法。该方法根据背景区域的不同统计特性即统计方差和均值比来判断区域类型，采用CFAR 检测器自适应地根据区域类型选择相应的背景杂波分布模型，即在均匀区域采用高斯分布；在有杂波边缘的区域，采用韦布尔分布以消除杂波边缘的影响；在有多目标干扰的区域采用G0 分布以排除干扰目标，避免相邻目标的相互屏蔽效应。实验结果表明，此方法使检测结果得到明显提高。

从联合变换相关的基本理论出发，推导了输入目标图像的位置坐标与相关输出平面上对应相关峰位置坐标关系的普适表达式，进行了单目标、多目标联合变换相关仿真实验和相关峰特性分析；分析了运动目标联合变换相关峰位置的变化规律并进行了仿真。结果表明，位置非对称联合变换相关峰始终对称地出现在相关输出平面的坐标原点的两边，且相关峰和坐标原点的连线与目标图像中心和参考图像中心的连线平行，相关峰位置到坐标原点的距离等于输入平面中目标与参考物间的距离；目标运动时，对应相关峰的位置会随目标运动而相应地改变，且二者的坐标变化量相同。

为了实现多目标落点测量,建立了多目标测量方案,并对大视场光电测量设备在像面坐标系下进行多目标分离的方法进行了研究。该方法按目标运动方向、运动速度、运动加速度的变化,建立了相关性评价函数,根据评价函数判断像点与目标轨迹的关联程度,从而实现多目标轨迹分离工作。在分离过程中,考虑了同一目标像点在不同幅图像上的丢失情况,根据已有目标轨迹数据,使用卡尔曼滤波器补充丢失的像点,保证同一目标轨迹的连续性。实验结果表明,该方法可以分离50条目标轨迹,满足多目标落点测量的设计要求。

对子母弹多目标提取算法进行了研究。首先,采用改进的最大类间方差法(OSTU)对数字图像进行二值处理,分别提取目标的形心位置和目标面积的大小,同时对目标区域进行标记,设定面积阈值,根据目标的面积大小,初步判断目标粘连与遮挡;然后,根据粘连目标区域灰度直方图波峰、波谷的变化情况分离目标,求目标灰度平均值,采用Hough变换拟合算法获得目标中轴线;最后,计算目标的倾角。在匹配过程中,采用卡尔曼滤波预测目标匹配搜索区域;在获得目标形心位置、面积大小、灰度平均值、目标倾角后,利用改进的特征函数来完成序列图像子母弹多目标的数据关联,实现子母弹多子弹目标提取。实验结果表明,目标提取的正确率可达90%,所采用的数学模型正确、算法合理,有效地获得了序列图像子母弹多目标参数。