为了研究旋转磁场激励下激光焊接裂纹磁光成像在频域内的特征，采用对激光焊接裂纹磁光图像进行2维离散傅里叶变换的方法，进行了理论分析和实验验证，取得了旋转磁场不同励磁强度下激光焊接裂纹的频谱图数据。结合裂纹磁光图的空域特征，对所获裂纹频谱图灰度值为255的点进行统计分析。结果表明，激光焊接裂纹磁光图像的频域特征和空域特征有一定的对应关系;在一个变化周期内（885帧磁光图），对应频谱图上会出现先变小再变大、再变小再变大或相反的变化过程，最终回到初始状态。这一结果验证了旋转磁场下裂纹磁光成像规律的正确性，对激光焊接缺陷的无损检测是有帮助的。

为了获得弹光调制干涉具干涉信号的频谱, 需进行光谱反演, 但因其相位是非线性的, 直接采用快速傅里叶变换反演光谱会导致光谱严重失真, 因此提出采用非均匀快速傅里叶变换算法对干涉数据进行光谱反演的方法。首先采用基于高速数据采集卡PCI-5122设计的虚拟示波器获取652.6nm激光经弹光调制干涉具的干涉数据, 然后在MATLAB环境中对干涉数据进行光谱反演, 得到了相应的频谱信息。结果表明, 对采集的652.6nm激光波长测量误差小于1nm, 谱线位置误差小于0.1%, 验证了该算法在弹光调制非均匀干涉数据光谱反演的可行性, 这对弹光调制高性能傅里叶变换光谱仪的设计有借鉴应用价值。

基线校正是对傅里叶变换红外光谱仪光谱数据后续处理前重要的预处理步骤, 多项式迭代拟合是基线校正的一种方法。为了进一步提高基线校正的速率, 采用一种改进多项式迭代拟合算法, 并以CO2光谱为例进行了理论分析和实验验证, 取得了与多项式迭代拟合相同的校正效果。结果表明, 该算法自动识别谱峰范围, 仅对谱峰范围的光谱进行基线校正, 减少了基线校正过程中的迭代次数, 迭代次数从39次降到了11次, 耗用时间从4.78s降至1.12s。这一结果对实现实时气体监测系统具有重要意义。

为了解决数字全息实时再现和CCD采集的问题，在现有的条件下，采用组件对象模型技术，将VB与MATLAB结合开发出相关软件，有效地解决了数字全息实时再现的难题，并通过多次实验，证实了该软件具有较高的可靠性和应用性。结果表明，该软件的设计完成将对数字全息工作提供帮助。

为了去除激光干涉测速系统提取的小波脊的大量高频噪声，提高系统测量精度，采用一种基于经验模态分解的小波脊优化的方法，对高频噪声强度进行了很好的抑制，测量误差为原来未优化误差的42.3%，较大幅度提高了激光干涉测速系统的测量精度。结果表明,该方法对经过时频分析的信号去噪有重要的实用价值。

为了自适应获得舰船尾流的有无信息以及距探测器的距离信息，基于海上采用激光探测目标船尾流所获得后向散射光信号的曲线特征，运用极小值筛选法对去噪平滑后的舰船尾流后向散射光信号进行了处理,准确获得了舰船尾流的有无信息以及距探测器的距离信息。同时，研究讨论了海上所测得的信号去噪后，与水体后向散射光信号按照最小均方误差准则进行拟合相减获得的纯尾流后向散射光信号，构造了纯尾流后向散射光信号的简单模型，并通过对其进一步的处理获得了尾流厚度相关信息。这一结果对尾流信息的判识是有帮助的。

为了研究相位波动对相干合束远场特性的影响，采用傅里叶光学方法和各态历经假说，进行了相干合束远场干涉条纹对比度的理论分析，得到了相干条纹对比度的解析表达式，并数值分析了相位随机涨落对远场干涉条纹对比度的影响。结果表明,相干合束的远场干涉条纹对比度随η的增加而增加，随相位差均方根δ的增加而减小；在给定η和δ的情况下,参与相干合束的激光场的个数越多,远场干涉条纹对比度越大。这一结果对理解相干合成的特性具有一定的参考价值。

为了研究光反馈自混合干涉信号的去噪方法,根据光反馈自混合干涉信号的特点,在多分辨分析小波阈值去噪的基础上,采用了一种改进的阈值函数方法。新阈值函数克服了传统硬阈值函数不连续的缺点,解决了软阈值函数中存在的恒定偏差,并且具有软硬阈值函数不可比拟的灵活性。利用3种阈值函数对光自混合干涉信号进行去噪处理,通过对仿真波形和实测波形的处理,结果表明,无论是在去噪效果上,还是在信噪比增益和最小均方误差意义上,均优于传统的软硬阈值方法。

为了研究相干合成系统的抖动对远场的影响,以正六边形列阵为模型,采用傅里叶光学分析法,得到了系统抖动造成单个光源引入相位差时的远场光强表达式,描绘了中心光斑能量与总能量的比值以及峰值光强随相差的变化曲线,研究了列阵中某个光源位相在不同范围内随机抖动的影响。结果表明,系统抖动引起了远场中心光斑的能量以及峰值光强的减小,远场对称性也遭到破坏;如果将系统的抖动控制在3π/8范围内,远场并不会受到较大影响。

为了实现温度场的实时重建,采用高端数字信号处理器作为同时迭代重建算法的运算核心,实现发射光谱层析技术温度场的实时重建。通过实验取得了重建算法在高端数字信号处理器系统和PC系统下,所需要不同时间的数据。结果表明,通用PC无法实现发射光谱层折技术温度场实时重建,基于数字信号处理器的重建算法并结合通用PC机强大的控制和显示功能是温度场实时重建实现的较好方案。