为了提高大空间γ辐射场全局计算效率，开展了全局减方差（Global Variance Reduction，GVR）方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题，引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子（FOM_G）比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题，提出了非计数区修正方法，使得FOM_G因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上，在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明：7种GVR方法计算的FOM_G因子比直接模拟提高2~3个量级，基于误差的标准差σ降低2~3个量级；而基于权重的GVR方法计算的FOM_G因子比直接模拟提高2 304倍，在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后，模拟计算的权窗下限随SI增加而减小，FOM_G因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时，该方法计算的FOM_G因子最大，比直接模拟提高3 246倍。

在复杂光照条件下二维码扫码器采集到的图像容易出现整体高亮、阴影区域和局部高亮、阴影区域, 使得图像分割阈值确定困难, 研究了Sauvola算法中的窗口大小w值和修正因子k值对于QR码图像二值化的影响。针对全局二值化方法抗噪能力差和局部二值化方法处理速度慢的缺陷, 提出了一种改进的QR码图像二值化方法, 将Otsu和Sauvola算法相结合提升算法抗噪能力, 并利用积分图算法提高算法运行效率。实验证明, 该方法二值化效果优于经典的二值化方法, 平均运行效率比原Sauvola算法提高17倍, 提升了识别成功率。

光电工程中探测器接收的光强包括透射光和大气前向散射光。雾和大气气溶胶粒子的前向散射增强了透射光, 从而导致测量的衰减比实际衰减小。本文采用Mie散射理论, 根据气溶胶谱分布以及雾滴的谱分布模型及其与能见度的经验关系, 计算了可见光到中波红外波长的前向散射修正因子。详细分析了激光在气溶胶和雾衰减中前向散射修正因子随粒子平均半径、能见度和波长等参数的变化关系, 并拟合出前向散射修正因子随粒子平均半径和视场乘积的经验关系式, 在10°视场内平均残差小于0.02, 可为相关光电工程提供参考。

提出了利用大气修正因子修正大气透过率来提高测量目标红外辐射特性精度的方法。建立了目标红外辐射特性测量模型, 给出了基于大气修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将短距离大气透过率实测结果和MODTRAN模拟计算的大气透过率之比定义为基础大气修正因子, 然后依据长距离与短距离的不同数量关系得到增强大气修正因子, 最后利用该因子对MODTRAN计算的长距离大气透过率进行修正并进行目标的辐射反演, 从而获得目标辐射特性。 对中波红外摄像机进行了定标, 利用中波红外摄像机和面源黑体开展了目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明, 利用大气修正因子修正大气透过率的目标辐射测量方法得到的目标辐射特性测量精度在8%左右, 高于传统的利用MODTRAN计算方法得到的20%的测量精度。得到的结果显示本文方法较传统方法较大程度地提高了目标辐射特性测量精度。

辐射波模拟器产生的脉冲电磁环境能够近似模拟高空核爆电磁脉冲(HEMP)的自由场,然而在实际HEMP威胁环境中,施加在地面设备上的电磁场是电磁脉冲入射波与地面反射波的合成场。通过计算不同入射情况下,HEMP自由辐射场经损耗地面反射叠加形成的总电场,对比其与初始入射场的强度及波形变化,分析了地面附近合成电磁场的特点。提出一种将模拟环境效应与实际环境效应进行等效转换的计算方法,应用该方法计算了入射波电场45°极化情况下的模拟环境效应修正因子。分析计算结果,建议在开展HEMP效应的辐射波模拟试验中,应将受试设备放在至少三个相互正交的方向上进行测试,同时适当减小模拟器产生电磁脉冲的宽度。

依据光学薄膜理论, 建立膜系优化评价函数, 利用软件优化膜系, 实现0°-75°入射宽光谱P光分光膜的设计.选择H4和MgF2作为高低折射率材料, 采用电子束及离子辅助沉积技术, 来制备该分光膜.通过对膜层厚度误差分析, 用晶控片单独控制相对敏感度较高的膜层, 解决了薄膜制备过程中不能精确控制膜厚误差的问题.运用逆向分析法对实验测试结果进行模拟分析, 通过改变膜厚修正因子, 使P光透射光谱曲线更加平滑.光谱测试表明P光垂直入射平均透过率为60.3%, 满足系统使用要求.

以光源发射光谱和逆反射材料光谱反射率曲线为基础, 通过数据拟合的方式研究了多种光源照射条件下材料逆反射系数的相对关系及其变化趋势。 在已有标准A光源测试系统基础上, 分别测试氙灯、 卤素灯、 不同色温白光LED光源发射光谱和红、 黄、 白、 绿、 蓝五种逆反射材料的光谱反射率曲线, 并通过拟合计算得到同一材料在不同光源照射条件下的相对逆反射系数修正因子。 分析结果表明, 在可见光范围内具有连续光谱反射率曲线分布的白色材料逆反射系数数值受入射光源光谱变化较小, 而单色材料逆反射系数受入射光源光谱差异影响较大, 且呈现不同的变化趋势: 以卤素光源入射条件下材料逆反射系数测试结果为基础值, 不同色温的白光LED、 氙灯光源对红色和黄色材料逆反射系数具有正增益效果, 且随着光源色温的升高, 红色和黄色材料逆反射系数呈下降趋势, 降幅最高分别达到47.7%和4.9%； 绿色和蓝色材料逆反射系数呈上升趋势, 涨幅最高达到16.5%和28.9%。

提出了一种红外成像系统的最小可分辨温差(Minimum Resolvable Temperature Difference, MRTD)预测方法。该方法以线性系统理论为基础，利用调制传递函数建立红外成像系统模型，模拟生成不同空间频率的标准四杆靶(长宽比为7:1)；通过分析四杆靶的二维(横向和纵向)成像质量，引入对比度修正因子，获取系统输出的四杆靶与背景的温差；利用阈值输入对比度温差，得到系统的MRTD。仿真试验表明，该方法预测的MRTD值与实际测量值一致。