为了研究雷达高度表相对于地面运动时天线主瓣照射区内多普勒谱分布规律，建立了大地回波宽多普勒带模型，利用基于等多普勒带、等距离环的网格映像法将波束照射区划分为若干矩形散射网格，采用等多普勒带内各矩形网格回波功率叠加的方法对回波多普勒功率谱进行仿真，克服了基于极坐标积分法计算繁琐且不利于后续工程实现的缺点，仿真结果与理论值相符，表明模型合理，最后分析得出了雷达高度表在不同高度及速度下多普勒谱分布规律，为后续雷达高度表的回波模拟提供了理论支撑。

用来描述降水粒子数浓度随粒子尺度变化函数的雨滴谱, 是降水最基本的微物理特征量, 利用雨滴谱信息可以更清楚地认识自然降水的发展演变过程。 从雨滴在矩形光束中的相对位置出发, 理论分析了不同尺寸条件下矩形光束透射强度随粒径的变化, 结果显示矩形光束的透过率与雨滴尺寸具有很好的线性关系; 数值模拟了不同粒径、 不同降落速度下雨滴在矩形光束中的渡越时间。 并指出利用测量的雨滴粒子大小和下落时间就可获得降水类型(毛毛雨、 普雨、 降雪、 降霰、 冰雹以及混合型降水)、 降水强度、 降水量和粒子波谱(在体积波谱上的粒子分布)等信息。

为了实现对光纤光栅回波光谱分布的控制, 利用传输矩阵法构建了分段调制折射率的数学模型。 通过在各个分段中以不同形式的折射率调制组合实现对回波光谱分布的控制, 研究了基于不同折射率分布条件下的谱形特性, 为实现获取任意形态的Bragg光谱分布提供了理论支撑。 系统结合耦合模理论与矩阵传输算法, 当分段后子光纤光栅尺寸符合边界条件时, 即仍可应用耦合模理论计算, 同时又可以将多段的耦合方程以正、 反向模式的形式通过矩阵函数进行表达。 由此可知, 虽然任意折射率调制组合构成的整个光纤光栅不具备通解形式, 但分段后的子光纤光栅具有可解析的特性, 同时再利用矩阵传输算法可以将m段子光纤光栅的正反向模式进行计算, 就能将任意形式光纤光栅的折射率调制函数转化为传输矩阵组, 再对其反射率分布场进行解析。 最终, 可以得到整个光纤光栅的等效正、 反模式, 即实现回波光谱分布的控制。 由理论部分可知, 回波光谱分布特性主要受正反向导模耦合系数、 纤芯位置、 分段数决定, 可由(z)和k(z)表示。 通过MATLAB仿真分析可知, 两参数在(0, 1)范围内对反射率函数具有明显的调制作用。 随着控制参数阶数的增大, 反射率调制斜率也会增大; 当k(0.38, 0.48), (0.52, 0.58)时, 反射率调制符合单调特性。 从而得到了不同控制参数条件下反射率函数的分布变化, 讨论了耦合系数对回波谱形控制的量化效果。 实验利用AVESTA公司的Ti: Sapphire飞秒激光器完成了四种不同结构光纤光栅的制作, 采用了四种折射率分段调制的FBG结构, 分别是: ①在m段中Λ1和Λ2交替均匀分布; ②在m/2段中Λ1和Λ2交替均匀分布, 其余段随机分布; ③在m/2段中Λ1和Λ2随机分布, 其余段也随机分布; ④在整个光纤光栅段折射率随机分布。 对以上四种FBG的回波光谱分布进行测试与比较, 可知采用分段折射率调制对Bragg光谱特性的作用效果。 实验结果显示: 当以矩阵组形式的FBG若在m段分布时, 则与传统串联型均匀FBG测试效果一致, 具有两个明显的Bragg特征峰; 而矩阵组在m/2段中分布时, 测试光谱仍能明显获取折射率调制特征信息, 即存在两个Bragg特征峰, 但峰峰值减小, 噪声谱增大, 半宽变窄。 同时, 相比交替模式而言, 随机分布形式此种变化趋势更为明显。 由此可见, 通过控制矩阵组分布对回波谱形中特征峰值、 半宽及功率谱进行调制。 该方法在预先设计折射率调制矩阵的条件下, 可以对Bragg光谱分布进行精确控制, 实现目标回波谱形的获取。

在构建355,532,1064 nm 3个波长的后向散射效率因子与355 nm和532 nm两个波长的消光效率因子查算表的基础上,正演计算出气溶胶的3个波长的后向散射系数与两个波长的消光系数(3β和2α)。通过非线性拟合,模拟反演了对数正态单峰分布情况下气溶胶的谱分布参数。结果表明:该方法可以反演得到单峰分布的气溶胶谱分布参数,不同初始值对反演结果的影响较小;复折射指数对气溶胶谱分布的反演起重要作用,当复折射指数的实部和虚部分别具有±1步长范围内的不确定性时,反演得到的粒子数浓度、几何标准偏差和峰值半径3个参数的相对误差分别为20.32%、33.50%和24.72%,其中实部比虚部的误差贡献更大。该研究为多波长激光雷达反演气溶胶谱分布垂直廓线的研究提供了理论基础。

为了改善光学扫描全息系统聚焦层重建图像的效果, 采用随机相位光瞳替代传统针孔光瞳的方法, 进行了理论的分析和实验验证, 分别得到了传统光学扫描全息和基于随机相位编码的光学扫描全息系统下重建图像和原图像之间的信噪比、相关系数以及频谱分布比较结果。结果表明, 在实验条件相同的情况下, 基于随机相位编码的光学扫描全息系统重建的图像具有更高的信噪比和相关系数, 且其图像频谱和原图像频谱曲线的变化趋势更相似, 因而更接近于原图像。

为了研究混合气溶胶在红外波段的散射及传输特性，利用HITRAN数据库提供的气溶胶粒子复折射率数据，基于Mie理论，计算了幂指数分布(Junge)、伽马(Gamma)分布和对数正态分布(LND)三种粒子谱分布下几种典型混合气溶胶在红外波段的散射特性。基于上述散射特性，采用离散纵标法，计算了气溶胶因素在大气环境对红外辐射传输的影响。结果表明，不同的粒子谱的散射特性变化趋势大致相同，但数值大小有差异。大气环境中，大气廓线及卷云对红外辐射传输产生影响比气溶胶因素要大很多。

针对光谱仪在测量窄带宽光源的光谱分布时出现的光谱变形现象, 提出了一种带宽修正方法—七点修正方法。 首先, 利用泰勒级数和相关的导数公式, 得到了七点修正公式的数学解析式; 其次, 用光谱线型为正弦函数的模拟光谱对七点修正法进行验证, 采用正弦函数来模拟真实光谱, 通过光谱仪的带宽函数计算出测量值, 然后应用七点修正公式, 对测量值进行修正; 最后利用中心波长为365 nm的LED光源对七点修正法进行了实验验证, 用双光栅单色仪来测量LED光源的光谱辐射照度, 光谱仪带宽分别选为5与0.5 nm, 将七点修正公式应用于测量值, 得到修正值。 模拟结果表明: 在选定的模拟条件下, 修正后得到的中心波长处的峰值可以达到真实值的99%以上; 实验结果表明: 修正后中心波长处的峰值可以达到真实值的95%以上。 由模拟结果和实验结果可知, 七点修正法与三点修正法和五点修正法相比, 修正效果有明显提升, 这种带宽修正方法可以广泛应用在光谱测量领域。

No-reference quality assessment aims at designing objective assessment criteria consistent to subjective perceived quality without any knowledge about reference image. This paper proposes a no-reference quality assessment algorithm specific to JPEG images. Blocking artifact in JPEG images is caused by the block based quantization of frequency coefficients, which is equivalent to applying low pass filtering in each block. In view of this idea, the algorithm in this paper was used to realize the quality assessment of JPEG images by quantizing the difference of power spectrum distribution between inner-block and inter-block. The assessment method proposed in this paper owns low algorithm complexity, clear physical meanings, free from learning and training and other advantages. Compared with most presented algorithms, the assessment results of proposed algorithm demonstrate a higher correlation to the subjective perceived quality.

为探索能够准确反映合成孔径系统成像性能的特征指标，计算比较了三种典型的六孔径阵列的填充因子上下限、截止频率、截止能量比以及相关系数等参数，发现其成像质量主要与调制传递函数(MTF)中低频段的频谱分布有关。在此基础上，提出了综合考虑频率高低与频段分布均匀性的加权频段能量曲线，可以较准确地反映不同阵列在成像质量方面的差异。为实现MTF中低频段频谱能量最大化，对三种阵列的光瞳结构进行优化，得到对应的中心聚合型阵列。实验结果表明，新阵列在成像质量上明显优于原阵列，填充因子范围也能满足一般设计需求。

相敏光时域反射系统异常灵敏,对环境中声波、空气流动及瞬时高频噪音等干扰源同时敏感,环境干扰与入侵非线性混叠时,实际入侵检测与识别困难,容易频繁误报.本文提出一种基于时间序列奇异谱特征的扰动检测方法,对每个滑动时间窗内空间各点的纵向时间序列信号进行相空间重构,对重构后的相空间状态矩阵进行奇异值分解得到信号能量的奇异谱分布,然后将奇异谱特征向量输入后向传播神经网络进行扰动事件检测.实验结果表明,该方法能够有效排除声波及瞬时高频噪音等干扰信号的影响,在微风等有干扰的环境下,在14 km处正确检测率为90%,误警率低于2%.