针对载体姿态变化引起的相机旋转运动，提出一种基于相关滤波的高速图像旋转运动估计算法（GPCF）。在灰度投影法的基础上，该算法采用相关滤波代替互相关运算进行角度估计。通过构建循环移位矩阵，扩充负样本数量，有效提高旋转运动估计的精度和鲁棒性。构建噪信比公式，以定量分析噪声对旋转运动估计算法的影响程度。理论分析和实验结果均表明，GPCF能够实时估计图像序列旋转角度，且精度和稳定性相比灰度投影法具有较大提升。

为了研究厄米-高斯波束在各向异性媒质中的散射特性, 采用了将各向异性圆柱的散射场和内部场用圆柱矢量波函数展开, 应用电磁场边界条件和投影法, 提出了一种分析单轴各向异性圆柱对厄米-高斯波束散射特性研究的精确半解析方法; 获得了厄米-高斯波束通过单轴各向异性圆柱的内场以及近场的归一化强度分布图; 对两种不同的厄米高斯波束入射情形做出了分析和对比。结果表明, 两种波束在通过圆柱后都有入射波和反射波叠加而成的驻波现象, 而TEM10(x′)模式厄米-高斯波束入射后近场强度增强, 且有明显的折射现象。该研究结果对厄米-高斯波束的应用具有一定的参考价值。

针对现有基于点云的容量计量模型的缺陷,本文提出一种改进的洞库容量计量模型。首先,在高度方向上将洞库点云数据由下至上切割为若干微元体;采用提出的分层投影法准确地提取截面轮廓点,基于改进的截面轮廓点排序算法正确地构建截面轮廓多边形,使用坐标解析法计算截面积;考虑洞库的构造特点,分别采用柱体模型与棱台模型计算洞库的下部边墙及上部拱顶的微元体体积;最后,由下至上累加微元体的体积即可获取洞库容量表。选用三个具备代表性的洞库片段数据进行方法验证,实验所得洞库容量表的精度优于规范要求1个数量级,说明本文方法对复杂的洞库结构具有良好的适应性。

针对传统双目视觉定位系统立体匹配困难、计算量大、效率低的问题，设计了一种基于靶标区域(ROI)提取的双目定位系统，以改善定位精度。首先，利用张氏标定法标定双目摄像机，并通过Bouguet算法对整个系统进行立体校正；然后利用直方图阈值法和投影法分割图像中的ROI，以大幅降低后续特征匹配的计算量；最后采用加速稳健特征算法对左右摄像机图片进行亚像素级角点的提取与匹配，并结合标定结果获得精确的定位。实验结果表明，ROI内特征点的匹配准确度可以达到90%以上，系统的定位时间在700 ms以内，可以满足系统实时性的要求。该方法主要针对ROI进行特征点提取和匹配，避免了不必要的全局图像处理，从而将匹配速度从秒级缩短至毫秒级。

光栅投影技术作为3D扫描中最有发展前途的技术之一而备受关注。利用普通的投影仪、照相机和计算机构建了一个简单的3D扫描系统。采用投影仪投射光栅, 利用照相机采集图像, 输入到计算机中进行处理, 采用所提出的三维信息重构算法重建目标物体的三维轮廓。该三维信息重构算法使用格雷码编码的结构光完成信息处理, 构建的3D扫描系统工作原理简单, 易于实现。实验结果表明, 该系统能够快速有效地重建目标物体的三维轮廓, 在扫描速度、分辨率以及重建精度与速度等技术指标上优势明显, 有利于在机器人视觉和虚拟现实等领域中推广与应用。

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法, 该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦。首先, 根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取, 或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择; 然后, 将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影, 对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根, 并将其作为该帧图像的清晰度评价值; 最后, 结合经典的爬山搜索算法, 完成系统的自动对焦过程。实验结果显示, 同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果, 能够准确地实现系统的自动对焦, 而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍。这些结果表明, 投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性, 能够满足系统的高精度自动对焦要求。

为了实现复杂产品结构质量的准确快速检测，对于产品表面有多种结构体及空间尺寸的待检区域，采用变步长采样机制快速获取待测产品的周向方位图像序列，实现在有限方位下利用不完全数据对多个待识别区域的快速检测。首先采用垂直投影法确定各待检区域的旋转步长，为保证标准库中信息的完整性选一最小步长作为合格品的采样步长。其次采用尺度不变特征变换(SIFT)算法与折半查找法确定随机摆放的待检产品在标准库中的最优位置信息。最后通过相关度计算判别各区域有无缺陷。实验表明在保证检测准确率的前提下，采用变步长机制比固定步长检测平均可节省4.14 s。

为了提高苹果可溶性固形物含量近红外光谱校正模型的预测能力和稳健性, 分别采用反向区间偏最小二乘法、 遗传算法和连续投影算法, 筛选苹果可溶性固形物的近红外光谱变量, 并建立了偏最小二乘回归模型。 利用遗传算法筛选的141个变量建立的校正模型, 预测效果最好, 与全谱建立的校正模型比较, 预测相关系数, 从0.93提高到0.96, 预测均方根误差, 从0.30°Brix降低到0.23°Brix。 实验结果表明遗传算法结合偏最小二乘回归方法, 有效地提高了苹果可溶性固形物近红外光谱检测模型的预测精度。

通过PPF投影技术将烟叶配方原料的近红外光谱投影到二维坐标平面上, 将原料烟叶光谱投影点按配方比例加权求和后构造出配方投影点, 建立配方的投影结构模型, 利用蒙特卡洛方法模拟原料烟叶投影点的自身差异变动来分析配方投影点偏离初始状态的程度。 结果表明： 配方主导权重, 即配方样品的最高比例越小, 烟叶原料种类越多, 配方偏离初始状态的程度越小, 即配方的稳定性越好, 以上结论与烟叶配方设计时“多类型, 低比例”的认识原则一致。 本文从理论分析角度给出了在不同原料种类数下进行配方设计时, 所对应的配方样品比例上限值, 该量化上限比例的方法对其他有关配方设计的问题也有指导意义。

针对权重不完全确定且属性取值为精确数、区间数和模糊数相结合的混合型多属性效能评估问题,提出了一种基于区间数灰关联投影的装备效能评估方法。介绍了该方法的基本概念和基本原理,建立了综合决策方案与正、负理想方案之间接近程度的决策模型,总结了用该方法进行效能评估的一般步骤。在此基础上,对几种类型的导弹进行了装备效能排序计算,验证了采用该方法评估装备效能的有效性和可行性。