针对当前基于深度学习的遥感图像超分辨率重建模型部署时对硬件要求较高，本文设计了一种轻量级基于重参数化的残差特征遥感图像超分辨率重建网络。首先，采用重参数化方法设计了一种残差局部特征模块，以有效地提取图像局部特征；同时考虑到图像内部出现的相似特征，设计了一个轻量级的全局上下文模块对图像的相似特征进行关联以提升网络的特征表达能力，并通过调整该模块的通道压缩倍数来减少模型的参数量和改善模型的性能；最后，在上采样模块前使用多层特征融合模块聚合所有的深度特征，以产生更全面的特征表示。在UC Merced遥感数据集上进行测试，该算法在遥感图像3倍超分辨率下的参数量为539 K，峰值信噪比为30.01 dB，结构相似性为0.844 9，模型的推理时间为0.010 s；而HSENet算法的参数量为5 470 K，峰值信噪比为30.00 dB，结构相似性为0.842 0，模型的推理时间为0.059 s。实验结果表明，该算法相比HSENet算法，参数量更少，运行速度较快，且峰值信噪比与结构相似性也有一定的提高。在DIV2K自然图像数据集上进行测试，该算法的峰值信噪比和结构相似性相比其他算法也有一定的优势，表明该算法的泛化能力较强。

针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足，提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性；通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数；优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性；采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力，以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明，GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94.90%，单张图像平均检测时间达到3.40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果，采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型，验证了实际工程应用的可行性和有效性，为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。

基于OBE理念对建筑能源工程装备的设计、安装、运行、管理要求，本课题建立了建筑内部参数化、模块化、可视化的能源设备仿真和实训平台，在此基础上，指导学生进行建筑冷热源、管道系统、末端设备、热计量设备4大任务模块的安装实操集训，深入理解建筑能源设备的特点、建筑与能源的相互关系，从而在实践认知、动手操作等方面对本科生综合素质的提高起到良好的补充作用。

大气光学湍流严重影响光学系统的正常工作，大气折射率结构常数Cn2廓线的获取是计算大气湍流影响效应的基础，而目前Cn2廓线的实测与估算通常限于平流层底部以下，对于平流层中部以上的Cn2廓线则研究较少。为了研究更高高度的Cn2分布特征，利用戈壁地区气象火箭探测获取的常规气象参数，以30 km为界分两层估算了Cn2廓线，在30 km以上，探索性地尝试了基于Tatarskii公式的参数化方案。研究结果表明：在30 km以下，估算的Cn2数量级和变化趋势与历史数据较一致；在30 km以上，在假定满足均匀各向同性理论情况下，估算的Cn2随着高度增加整体呈减小趋势且变化平稳，平均数量级从10^-20减小到10^-23。由于目前关于湍流的理论基础还不够完善，因此本文对30 km以上Cn2的估算还仅仅是探索性的尝试，但为认识平流层以上Cn2特性提供另一种思路与参考。

针对金属工件表面小尺寸缺陷及受非均匀光照影响的图像缺陷难以分割的问题，提出了一种改进的U-net语义分割网络，实现金属工件表面缺陷图像的精确分割。首先，在U-net网络中融入CBAM（convolutional block attention module）模块来提升图像中缺陷目标的显著度；其次，采用深度超参数化卷积DO-Conv(depthwise over-parameterized convolutional)代替网络中部分传统卷积，增加网络可学习的参数数量；然后，采用Leaky Relu函数代替网络中部分Relu函数，提高模型对负区间的特征提取能力；最后，采用中值滤波及非均匀光照的补偿方法进行图像预处理，减弱非均匀光照对金属工件图像表面缺陷的影响。结果表明：改进后的网络平均交并比、准确率和Dice系数指标分别达到0.8335、0.9332、0.8674，改进的网络显著提升了对金属工件表面缺陷图像的分割效果。

双目视觉系统水下应用时，空气中的测量模型和标定方法失效，导致水下三维重建难以实现。提出一种水下双目立体视觉成像模型，并据此开展标定方法研究。用光线四维参数化表示方法描述水下相机成像过程，建立水下双目立体视觉成像模型；在保留光线信息的基础上，根据共面约束标定出分界面法向量与空气介质厚度的初始值，并构建最优目标函数进行非线性优化，以获取高精度的标定参数。进行了系统参数标定仿真分析、系统标定实验和水下标准球棒测量实验，结果表明：系统参数标定仿真分析的平均误差为0.078 pixel，系统标定实验的平均误差小于0.12 pixel，水下标准球棒测量误差的标准差优于1.2 mm。水下实物三维重建实验进一步表明，该系统具有较好的水下三维重建效果。