大型激光装置具有结构复杂、设计与仿真模型众多以及数据多样等特点，并且设计与仿真结果通常使用不同的软件平台进行展示，没有形成统一的集成平台和数据可视化及交互系统。针对上述问题，提出了一种基于三维引擎Three.js和数据可视化库Vis.js的激光传输数值模拟数据三维可视化方法，并开发了相应的可视化系统。首先给出激光传输数值模拟数据三维可视化系统的体系结构，然后对功能模块的划分和关键算法进行设计，并给出系统的实现手段，最后对系统运行效果进行展示与总结。结果表明，所开发的系统可用于大型激光器激光传输结构设计结果和模拟数据的可视化，能有效改善激光驱动器光路设计和传输模拟的可视化效果。

近年来对图像处理的研究已从二维(2D)向三维(3D)及更高维方向发展。但对3D图像分割的研究目前尚不够深入，仍以基于2D图像的分割方法为主。提出了一种可有效利用空间信息的3D图像自适应分割方法：先进行层间插值、空间子块的边缘与非边缘模式分类；并对非边缘模式子块进行基于矢量量化的分割，同时设计出一种最优码本求取方法来自适应确定分割的数目；再对边缘模式子块根据非边缘模式子块的分割结果进行逐点检测和划分。文中利用IBSR医学图像库的仿真人脑数据和实际人脑核磁共振成像(MRI)样本进行实验，验证了该方法的有效性。同时通过对同一病患不同时期的MRI数据样本进行实验，得到了诸如不同时间病灶部位的体积变化情况等十分有价值的临床医学信息。

将数字显微全息(DMH)技术应用于磁流变液微观结构与机理的观测,提出了全局灰度梯度法(OS)和最小二乘方滤波器(CLS)技术来提高铁磁性微粒子的焦平面定位精度,利用校准靶面置于磁流变液测量域中方式获得铁磁性微粒子的真实放大倍率。搭建了用于测试磁流变液特性的数字显微全息测量系统,同时利用以上处理方法，得到了磁流变液在无磁场下其铁磁性微粒子和有磁场下其微观结构的三维空间分布,实时观测了磁流变液微观结构的变换过程，获得了磁流变液在外加磁场下的成链结构、链化速度和响应时间，验证了磁流变液的响应时间为毫秒量级，与电子显微镜观测实验结果进行对比，证明了数字显微全息可以高效、简便、实时地测量磁流变液的流变特性。

在对快速甚至高速运动物体进行研究时，需要对运动物体各个时刻的三维面形和形变量进行数字化描述。提出了一种利用频闪光作为结构照明光源，基于傅里叶变换轮廓术对旋转叶片每个时刻的三维面形和变形量进行动态测量的光学方法。使用自行设计的同步控制单元对风扇叶片旋转位置进行检测，用该检测信号同步驱动频闪结构光源的发光和图像采集系统“冻结”记录下旋转叶片表面变形条纹的瞬时图像，再运用傅里叶变换轮廓术计算出每一瞬间时刻旋转叶片的三维面形，分析这些三维面形数字化结果可以进一步得到旋转叶片的变形量。通过对家用电风扇的实验，验证了该方法的合理性和可行性。该方法可望在高速运动物体的面形和变形研究上有广泛运用。