针对光照不均的叶部病害图像，提出一种非线性全局亮度校正的自适应增强算法。首先对原始图像进行高斯滤波和自适应均衡化预处理，将色彩空间转至HSV；使用多尺度Retinex算法估计出V分量的光照分量，结合最大类间方差分割法（OTSU）计算出的亮暗区域的最佳分割阈值和构造的非线性亮度校正函数，将亮暗区域的亮度分别自适应调整，再和原始V分量融合得到校正后的V分量；对HSV空间的S分量进行gamma校正，重组还原成RGB图像。实验结果表明，该算法能有效降低光照不均对图像的影响，在暗区域增强的同时保障了亮区域的自适应增强，提升了图像的清晰度和亮度的均匀性，相对于限制对比度自适应直方图均衡化算法（CLAHE）、非线性校正算法和彩色恢复多尺度Retinex算法（MSRCR），在平均梯度、信息熵、峰值信噪比和结构相似性方面性能更优。

为提高液晶空间光调制器（LC-SLM）在波前相位调制中的精度，提出了一种能对LC-SLM实现快速标定的数字全息测量方法。该方法仅需在成像面上采集单幅数字全息图像，就能实时测量LC-SLM在特定波长下的相位调制特性，系统结构简单，且无需经过复杂的衍射传播计算，测量效率较高。在不改变光路结构的情况下利用Twyman-Green干涉法开展对比实验，进一步验证了数字全息法在测量精度方面的优势。实验结果表明，LC-SLM在标准光波波长（633 nm）下的相位调制范围为0~6.185 rad，利用反插值法校正相位响应的非线性特性使得非线性误差降低到2.45%，有效提升了器件的线性驱动精度。最后，针对LC-SLM的波长响应特性，建立了相位-波长调制修正系数模型，对LC-SLM在非标准光波波长（670 nm）下的实际相位调制范围进行了修正，探究了该器件在双波长干涉测量系统中用于相位校正的可行性。

机动车运行工况复杂多变, 排放的尾气成分浓度范围跨度大。利用常规光学方法检测尾气中污染成分的浓度时, 由于受限于光学气池的结构固定和系统对光电微弱信号的检测极限, 因此待测气体的量程和精度范围都受到很大限制。基于朗博比尔定律, 在待测气体浓度变量上增加指数因子修正, 可以在不降低测量精度的同时, 实现尾气 CO、CO2 大量程检测。用标准气体对便携式机动车尾气检测装置进行标定实验, 结果表明, 传统的线性修正方法得到的 CO 拟合度为 0.988, CO2 拟合度为 0.998; 而增加了非线性修正因子后得到的 CO 拟合度为 0.999, CO2 拟合度为 0.999。进一步外场对比实验表明, 修正后的仪器测量结果与同类先进仪器的一致性较好, 柴油车实验拟合度为 0.93, 汽油车拟合度为 0.95, 验证了非线性修正方法的必要性和实用性。

在光子计数模式的激光雷达应用中,回波信号的动态范围大。激光雷达的远场回波信号处于探测器的线性输出区间,无需进行校准;近场信号基本处于探测器的非线性响应区,需要进行校准。为了提高远场信号的信噪比,提出了一种校准方法。依据脉冲激光雷达方程,使用远场信号反演得到修正的近场信号,并与接收的回波信号作比较,得到校准因子。进一步使用校准因子修正前后的数据分别反演了能见度,并与能见度仪的探测结果作比较。结果显示:对于未修正的数据,远场信号反演与能见度仪得到的能见度平均偏差和标准差分别为0.57 km和1.89 km,而近场信号的平均偏差大于10 km。由修正后的数据得到的能见度与能见度仪的结果符合得很好,平均偏差和标准差分别为0.43 km和0.76 km。

为了解决由于位置敏感探测器有效光敏面过小导致的激光通信设备中信标光探测视场过小的问题,提出了一种基于BP神经网络的校正方法,并确定了一种适合FPGA实现的BP神经网络结构。该方法利用神经网络良好的非线性映射能力逼近非线性函数,从而实现非线性校正,增加光敏面可用面积达到增加探测视场的效果。仿真结果表明2-15-15-2结构且传递函数选择Log-sigmod+Log-sigmod函数的BP神经网络可有效抑制位置敏感探测器非线性的影响且易于硬件实现。

针对最优灰度扫描算法在灰度级丰富的图像上产生轮廓线的问题，对算法进行非线性校正?首先分析最优扫描算法的灰度级与像素数据的关系，并与传统脉宽调制(PWM)灰度产生策略作比较，找出产生轮廓线的原因；根据人眼对不同灰度差值图像的主观感受，将灰度差值划分为可接受差值和不可接受差值；然后通过MATLAB对最优扫描各比特的灰度权值重新赋值，得到所有可能的组合，剔除不可接受差值的组合；最后计算线性度较好的组合在不同显示分辨率下的数据传输频率?实验结果表明：对于256 级灰度图像，当校正后的8位比特的权值比例为208:104:52:24:14:8:3:1 时，灰度图中的轮廓线从13 条减少到0 条?通过硅基有机发光二极管(OLED)微显示器观察，轮廓线消除，图像质量得到改善，并且在超高分辨率下，消耗的系统时钟频率比传统的场扫描法低，在降低系统成本上具有优势?

为了提高光纤光栅解调仪表的速度与精度, 提出了一种双边沿解调及非线性修正方法对PZT(压电陶瓷)的迟滞效应进行补偿。通过对PZT两端电压的上升、下降沿同时采集数据并进行交叉解调的方式, 在提高解调速度的同时有效地消除了迟滞效应。利用1个10探测点的C波段光栅对该修正方法进行检验, 修正效果较为理想, 各波长的解调误差小于±5 pm。

由于场景中目标与背景的温差相对较小, 红外图像会存在对比度低、视觉效果差的问题, 针对这一问题, 提出一种基于奇异值非线性修正的红外图像对比度实时增强方法。该方法首先对红外图像进行奇异值分解得到其原始奇异值, 然后采用一个对数型非线性变换对图像奇异值进行优化, 最后根据修正的奇异值重构出对比度增强的红外图像。利用对数型非线性变换修正图像奇异值不仅能够有效拉伸奇异值的动态范围, 同时可优化奇异值的变化梯度, 使图像的能量信息得到更充分地表达, 改善红外图像不良的视觉效果。实验结果表明, 该方法较几种对比方法在视觉效果和客观评价方面均具有更优的增强性能；同时体现出良好的实时性, 为实现红外图像的实时增强提供了新途径。

针对单镜头激光三角法测同一物体厚度时图像探测器上两光斑间距与被测物位置之间的非线性关系, 提出了一种非线性校正方法, 并用实验验证了校正效果。分析了单镜头激光三角法测厚原理, 总结了引起非线性的因素, 对校正方法的函数模型进行了理论推导, 并对校正前后测量数据进行了详细分析。研究结果表明, 使用该非线性校正方法后, 图像探测器上成像光斑间距值随被测物位置变化的波动程度明显减小, 测量厚度的均方差值也变小, 系统的测量精度得到提高。