设计实现了一种激光加工过程中，用于激光自动焊接焊道偏移跟踪识别的系统。该系统由结构光传感器、水平偏移识别算法和实时数据平滑算法组成，在不同工况条件下实时自动提取多种形状的焊道特征点数据，通过对特征点数据进行计算处理，获得焊道实时偏移数据，经过实时平滑算法进行滤波处理后输出给激光自动焊接装置，最终实现对水平跟踪的自动控制。在现场实际焊接测试中，该系统能够实时采集焊道偏移数据，并准确指导焊接激光输出头对焊道进行水平跟踪，为实现激光自动化焊接奠定了基础。

飞行器在高速飞行过程中，头部产生湍流流场，该流场使机载光学系统接收的目标图像发生偏移、模糊和抖动，这种气体流场对光学传播和光学成像的影响或作用称为气动光学效应。文中研究了典型钝头飞行器在不同高度对0°~15°攻角气动光学成像偏移的影响。使用软件对一种典型的钝头飞行器进行了建模和网格划分，基于计算流体力学使用Fluent作了大量的模拟计算，获得了飞行器不同工况下的周围的流场密度。通过密度和折射率的对应关系，得到了飞行器周围相应的折射率分布。使用反向光线追迹和停止准则，获得了成像偏移数据。结果表明：随着高度的增加，飞行器周围的大气密度减小。尽管不同高度的光线传播路径折射率分布图有着相同的变化趋势，但却有着不一样的变化程度。高度越大，光线传播路径上的折射率分布越平坦，成像偏移越小。从成像偏移斜率来看，随着高度的增加，成像偏移斜率越接近于0；随着攻角的增加，成像偏移斜率在往0的负方向增大。从成像偏移斜率的角度分析，低高度和大攻角都会引起较大的成像偏移值的变化。

在实际应用中，受应用环境狭小空间的限制，可能出现元素图像偏移与部分缺失等失真问题，进而影响光场图像的解码、深度估计与三维成像等应用。为了研究该问题，本文分析并提出了元素图像不失真条件。将环境空间的约束抽象为主透镜物空间的孔阑，根据孔阑尺寸、位置与元素图像之间的关系，将光场成像分为3种情况分别进行理论研究，并设计了元素图像中心偏移、孔阑等差移动10 mm实验进行验证。实验结果表明，元素图像中心偏移的实验结果与理论分析的相关性高于99%，孔阑等差移动测量值为（9.97±1.5）mm，验证了本文元素图像不失真条件的正确性。该不失真条件可用于指导光场成像系统设计，定量分析元素图像失真参数。

针对全反射棱镜式激光陀螺标度因数随温度周期性变化的现象，根据矩阵光学方法研究了稳频状态下温度变化对环形激光面积的影响，获得了全反射棱镜式激光陀螺标度因数与稳频电压的关系，并得出光束偏移是引起标度因数随温度周期性变化的原因。根据标度因数与稳频电压的关系，建立了全反射棱镜式激光陀螺标度因数补偿模型，通过实验对比了补偿前后标度因数的非线性度。结果表明，根据该补偿模型对全反射棱镜式激光陀螺标度因数进行补偿，标度因数非线性度提高了一个数量级以上，对提高全反射棱镜式激光陀螺的性能具有一定的参考价值。

基于光内送粉激光熔化沉积（laser melting deposition, LMD）技术，研究变截面薄壁空心弯扭结构件的成形工艺。针对该类复杂结构件成形轨迹规划的难点，提出空间轨迹单元离散分层法对结构件进行分层并生成离散沉积单元，按设计的路径进行每个离散沉积单元的沉积。针对在实际成形过程中由于机械臂采用线段单元拟合的方式实现光滑曲线运动导致的误差，提出空间变姿态基点偏移补偿技术，对成形过程中实际姿态变化基点的位置偏移进行补偿，以此实现对尺寸误差的有效控制。最终实现变截面薄壁空心弯扭结构件的激光熔化沉积成形，成形所得结构件尺寸精度较高，形状尺寸误差在−0.44%~1.83%之间，结构件平均厚度在5.9~6.19 mm之间，结构件显微硬度在269~282.2 HV之间，结构件表面和内部皆致密均匀，无明显的气孔、裂缝等缺陷。

水下无线光通信受到海水信道中吸收、散射和湍流的影响而降低了系统性能。目前的研究多独立地考虑衰减信道和湍流信道对信号特性影响，或者从理论公式上分析系统性能。本文采用更加符合真实信道特性的指数-广义伽马分布湍流信道模型，研究海水湍流信道下无线光通信偏移四相相移键控调制系统的误码率理论，建立了海洋湍流和衰减信道协同作用下的复合信道模型，通过模拟信号波形，统计误码率，对系统性能进行分析。结果表明，σI2=2的强湍流下，具有载波特性的模拟信号优于开关键控调制的数字信号，且与二进制移相键控相比，偏移四相相移键控可获得约3 dB信噪比增益。σI2=0.2的弱湍流下，水质衰减系数为c=0.151 m^-1的偏移四相相移键控系统在接收信号信噪比为20 dB时，可实现误码率在10-3以下的50 m可靠通信。相同湍流条件下，误码率随链路距离增加成线性劣化。同时，海水水质对系统BER影响很大，湍流强度为σI2=0.2，湍流相干时间τ0=10 ms的纯海水信道中，接收信号信噪比为10 dB左右时，可实现误码率在10-3以下的40 m可靠通信，而在沿海海水无法正常通信。

液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）是重要的显示技术，被广泛地应用于电视、电脑显示器、手机显示屏等领域，覆盖了大中小尺寸几乎所有的需求范围。LCD具有市场规模大、性价比高、寿命长等优点，但也存在一些瓶颈问题，突出表现在视角相关问题，例如倾斜视角下的对比度下降、灰阶偏移、色彩偏移等。此外，随着应用场景的具体化，市场上逐渐涌现出一些特殊的视角需求，例如窄视角、指定视角、视角可控等需求。针对以上问题，研究人员进行了大量的优化和改进，目前LCD的视角相关性能已经得到了明显提升。本文综述了部分有代表性的研究工作，首先，介绍了LCD的基本结构、显示原理、以及常见的显示模式；然后，介绍了与视角相关的性能参数，总结了能够改善视角相关问题的技术方法；最后，归纳了几种特殊的视角控制技术并进行了展望。