针对位相展开时出现的“拉线”现象, 提出了一种基于三次样条插值算法以重建展开相位的拉线处理方法。在位相测量轮廓术中, 需要使用相位展开算法对获得的连续相位, 受位相展开区域极点和截断线的影响, 导致位相展开后模型出现“拉线”现象, 采用基于三次样条插值法对“拉线”处的数据进行重构和预测, 从而消除“拉线”现象。实验中, 通过对“螃蟹”物体进行位相展开验证了该方法的有效性, 表明该方法能够有效处理“拉线现象”, 使得后续三维重建工作的精确性和可靠性得到提高。

分析了红外热像仪测温幂指数曲线拟合与三次样条插值辐射定标方法。利用高精度控温面源黑体对典型中波红外热像仪进行辐射定标, 获取了黑体温度与输出电压信号的准确关系。对定标实验数据进行幂指数最小二乘拟合、三次样条插值处理, 并比较了两种处理方法的测温误差, 结果表明, 随着定标点增加两种拟合方式获得的测温误差均逐渐下降; 在整个测温范围内采用3温度点定标时, 幂指数最小二乘拟合法能获得更高的测温精度; 在测温范围内以温度间隔均匀分布比灰度间隔均匀分布的3定标点能获得更高的测温精度, 该种定标方法的测温精度能达到0.1 K, 是热像仪较为理想的一种快速准确测温定标方法。

针对不同型号的近红外光谱仪器(主机: SupNIR-2700, 从机: Nicolet Antaris Ⅱ)间的模型传递和同一仪器(Nicolet Antaris Ⅱ)不同分辨率的光谱间的模型传递进行研究, 提出了一种改进的PDS算法-SP-SG1st-PDS算法, 该方法结合三次样条插值、 Savitaky-Golay一阶求导和PDS算法。 思路是通过三次样条插值拟在不破坏原始光谱固有的信息的前提下实现了主光谱与从光谱之间的匹配, 然后对光谱进行S-G一阶求导去除光谱的基线漂移, 再通过PDS算法进行模型传递, 有效消除主、 从光谱之间的差异, 提高多元校正模型的预测精度。 该方法用于醋酸乙烯酯在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中含量的研究, 并且与小波去噪方法和S-G平滑方法作比较。 实验表明: 对于不同型号的仪器间的模型传递, 新方法采用S-G一阶求导较其他方法有明显的优势, 其验证集预测精密度RMSEP从20.595 0降低至0.374 8, 明显优于S-G平滑(0.522 1)和小波去噪(0.516 7)方法, 预测偏差也同样地被改善。 对于同一仪器不同分辨率的光谱之间的模型传递, 在模型传递前后其模型预测精密度RMSEP从0.272 2减少至0.255 3。 通过提出的SP-SG1st-PDS算法, 模型传递能应用于不同类型仪器之间, 也能用于相同仪器不同分辨率的光谱之间, 并且取得了满意的传递结果。

目前，傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪主要的数据采样方法有He-Ne 激光触发方法和Brault方法。Brault方法使用硬件计数器而且采集到的数据有延时，会增加数据处理的时间，因此讨论了一种基于Brault方法改进的数据采样与处理方法，该方法采用同步数据采集卡，同时采样两路数据，用近似的相似三角形法得到精确的He-Ne激光过零点信息，然后根据三次样条插值方法重采样干涉信号，实现了软件数据采样与处理。将该方法与He-Ne 激光触发方法得到的光谱图进行对比。结果表明，两种方法得到的背景光谱图中H2O 和CO2 的吸收峰与标准吸收谱带一致，基于Brault方法改进的数据采样与处理方法提高了光谱的信噪比，其激光过零点信息可得到动镜扫描速度的稳定性，而He-Ne激光触发方法的采样与处理时间小于改进的Brault方法。

基于轮廓点的螺纹多参数综合测量方法由于螺纹工件的定位误差、非均匀磨损等情况会导致中径计算偏差, 因此, 提出了一套基于二维轮廓点云的螺纹中径计算方法。该方法利用三次样条插值均匀密化采样数据, 再用稳健高斯回归滤波处理得到轮廓滤波中线; 然后通过定义相邻两段牙侧线之间距离均方差最小的目标函数, 利用复合形-模拟退火(CMSA)算法求解出实际螺纹轮廓的中径线; 最后根据所求中径线计算出螺纹中径参数。实验结果表明: 当X、Y、Z轴的轴向定位偏差为1 mm, 旋转偏差为2°时, 所得到的中径测量误差比范一保和TONG Q等人的方法平均减小17.23%和96.93%, 说明所提出的计算方法可以有效减少定位偏差对中径参数计算的影响。提出的计算方法具有通用性, 可应用于接触式和非接触式采样得到的二维螺纹轮廓点云数据。

微分是(近)红外光谱多元分析校正中最常使用也是最有效的光谱基线漂移校正方法。 由于数据数目较少及相邻数据在光谱意义或数学意义上缺乏连续性, 微分不能直接用于离散波长光谱消除基线漂移。 为此, 提出了一种结合插值拟合和微分校正离散光谱基线漂移的新方法。 思路是采用三次样条插值法对离散波长光谱进行拟合, 然后对拟合光谱进行Savitaky-Golay卷积求导, 再从微分光谱中取出对应于原离散波长光谱数值的数值, 构成离散波长光谱的微分光谱, 从而实现离散波长光谱的基线漂移校正。 通过分别由模拟离散波长光谱数据和实际的离散波长光谱数据建立多元校正模型检验新方法效果。 采用ABC干粉灭火剂和土壤的近红外光谱数据及性质建立了PLS和MLR模型。 结果表明, 新方法能有效消除离散波长光谱的基线漂移对多元分析校正产生的不利影响, 明显地提高了多元分析校正模型的准确性, 对改善离散波长光谱仪器分析准确度具有重要的理论意义和实际应用价值。

为进一步缩短试验时间, 实现产品可靠性的快速评定, 在综合应力加速寿命试验优化方案设计的基础上, 提出了一种基于Monte-Carlo仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计方法。采用Monte-Carlo对步降加速寿命试验进行仿真模拟, 以正常使用应力下的p阶分位寿命渐近方差估计为目标函数, 以各试验应力水平及对应应力下的试验截尾数作为设计变量, 采用MLE理论进行统计分析, 建立了基于仿真的双应力交叉步降加速寿命试验优化设计模型。最后通过三次样条插值拟合理论对目标函数进行拟合, 降低了仿真规模, 提高了试验效率, 为电子装备寿命预测的加速试验方案优化设计提供技术支撑。

弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)的调制光程差是高速、正弦变化的，每秒可产生10万张干涉图。为了实现等时间采样干涉信号的快速、低误差光谱反演，三次样条插值算法、带有相位补偿的离散傅里叶变换(NDFT)算法和加速非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)分别被应用到PEM-FTS的数据处理系统中。研究发现，对等时间采样弹光调制干涉数据进行光谱反演，加速NUFFT算法数据处理速度比较快，较相位补偿的NDFT算法高一个数量级，是三次样条插值后快速傅里叶变换算法的2倍，且采样点数越多此算法优点越突出；有比较高的精度，其偏差小于0.00054。该算法可以应用于弹光调制傅里叶变换光谱仪中。