为了满足对多个目标的全视景监视和跟踪需求,给出了一种基于多探测器的全视景多目标监视及跟踪系统设计方案,该方案利用视频拼接技术和多目标跟踪算法,实现对目标的360°监视和跟踪,并实时输出目标的位置信息。首先对比了四种实现全景监视和跟踪的技术途径的优劣,确定采用多探测器拼接技术构成全景监视和多目标跟踪系统,接着介绍了上述全景监视和多目标跟踪系统的组成和原理,给出系统设备在厂内和外场的试验验证效果,试验结果表明系统监视和跟踪效果满足设计要求。该系统满足军、民用全景监视和多目标跟踪领域的使用需求。

为了降低基于硅基液晶拼接的动态星模拟器背景杂散光, 对传统的光学引擎进行优化, 提出一种多偏振分光棱镜组合方式, 并对其光机结构进行设计.阐述了光学引擎照明系统的设计方案, 讨论了降低视场角、增强均匀性的方法.通过Tracepro对照明光学系统进行仿真, 对照明光源设计方案的可行性进行了验证.实验结果表明: 优化后的动态星模拟器杂散光辐照度降低了2.93倍.优化后的光学引擎有效地抑制了背景杂散光, 并且增强了两片反射式硅基液晶对比度的一致性.

复制拼接是天文领域目前制作大面积平面衍射光栅的重要方法之一。光栅复制拼接需要相应的拼接系统，从成本控制和光栅研制周期角度考虑，一套常规拼接系统应适用于不同参数光栅及不同检测波长的拼接，并且系统拼接精度必须满足光栅拼接要求。根据夫琅禾费远场衍射原理，建立双光栅拼接系统的五维误差理论模型，分析了入射光波长、衍射级次、光栅常数、入射角等参数改变时的拼接误差及其变化趋势，并根据实际拼接需求给出了上述参数的变化范围。计算得到了当光栅参数及检测条件变化时能够满足使用要求的拼接误差精度指标。所得出的拼接误差变化趋势及拼接精度指标对于设计复制光栅拼接系统具有指导意义。

针对基于硅基液晶(LCOS)拼接技术的动态星模拟器对比度低, 无法在星图识别过程中为星敏感器提供全部有效目标的问题, 提出通过抑制光学系统杂散光来提高LCOS拼接动态星模拟器对比度的方法, 讨论了偏振度对于杂散光的影响, 并推导出入射角与偏振度的函数关系。设计了抑制杂散光的光学系统, 该系统包括利用复合抛物面聚光器（CPC）结合望远系统组成照明光源, 配合多棱镜的1/4波片和视场角不小于11°的准直光学系统。在截止频率为60 lp/mm, 视场角小于±5°的情况下, 该准直系统的调制传递函数(MTF)大于0.7。实验显示：该高对比度LCOS拼接动态星模拟器的星间角距误差小于18″, 相对于传统型的星模拟器杂散光降低了2.38倍, 其在保证精度的条件下, 降低了动态星模拟器的背景噪声, 提高了动态星图的可识别率, 基本可以满足星敏感器在多星等条件下的对精度和动态特性的需求。

为了满足大视场相关应用、尤其是大屏幕投影拼接技术应用领域对视频图像实时几何校正的要求,本文对视频图像的实时几何校正及其FPGA实现方法进行研究.首先,根据图像几何校正理论基础,利用Matlab等工具进行算法模拟仿真,确定了视频图像实时几何校正系统的基本框架.然后,根据现有的硬件平台DE2的硬件资源情况,细致规划系统结构,并对其中的核心部分几何校正模块进行仿真.最后,通过实际校正测试,断定实验结果达到视频图像实时几何校正的预期效果.实验结果表明:几何校正后,投影仪投射出的图像符合仿真结果,系统延时小于10个时钟周期,远小于毫秒级,且延时恒定,校正误差不超过1个像素.此方案达到了预期视频图像实时几何校正的效果,具有相当的借鉴、参考意义.

为实现球面波干涉检测非球面镜片,得到非球面镜片的完整面形信息,提出了基于标记的Givens变换,实现环形子孔径的精确定位和消旋转的处理。利用求解目标函数最小值的方法精确求解拟合波面以对子孔径数据进行处理,建立了全局优化拼接数学模型。对外径150 mm,内径100 mm的抛物面镜片进行三孔径拼接检测实验,均方根值为0.053 λ。对比补偿器法得到的全口径干涉检测结果均方根值ΔWrms=0.052 λ,相对误差为1.92%。实验结果表明,该方法稳定可靠,降低了传统的环形子孔径拼接干涉检测方法中对导轨的高精度要求。

为实现小口径干涉仪完成较大口径光学平面镜片的测试，得到镜片的完整面形信息，提出了基于标记点的平面Givens 变换，实现了子孔径的精确定位。采用Zernike 多项式拟合对每个子孔径数据进行了消倾斜量的处理。建立了全局优化拼接数学模型。利用该模型进行了九孔径拼接计算机仿真实验，利用该方法得到的PV 值和RMS值的相对误差均在10-6 左右。对直径为150 mm 的镜片进行九孔径拼接检测实验，对比全口径干涉检测结果，PV值和RMS 值的相对误差为0.36%和2.27%。仿真和实验结果证明：该方法稳定可靠，降低了传统的子孔径拼接干涉检测方法中对导轨的高精度要求。

Grating tiling technology using small aperture multilayer dielectric coating diffraction gratings to form large-aperture high-damage threshold gratings is the key technology to solve the output energy of the PW laser system. There are errors of five degrees of freedom between each adjacent pair of gratings within a tiled-grating system, affecting the spatial and temporal property of the laser beam. The authors express the relationship of far-field intensity distribution as the function of individual error by analyzing the effect of tiling gratings errors on the laser beam spatial distribution with Fraunhofer diffraction method and simulate it with numerical method. The results indicate the distortion in the pulse shape caused by angle error is negligible, the piston errors including in-plane shift and out-of-plane shift errors are the critical effects on the far-field intensity distribution.

用拼接小尺寸多层介质膜衍射介质膜衍射光栅的办法制作大口径的高破坏阈值光栅成为解决拍瓦激光系统输出能量的关键技术——光栅拼接技术。拼接的每个光栅都存在五维自由度的偏差，对激光脉冲的空间特性和时间特性产生影响。用夫琅禾费衍射的方法分析了拼接光栅的偏差对光束空间特性的影响，建立了偏差和远场强度分布之间的函数关系并用数值方法进行模拟，得出角度偏差对光束远场分布的影响可以忽略，而位移偏差：光栅间拼缝和前后位移偏差是影响光束远场分布的关键因素。

从理论上提出了圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法, 并通过计算机模拟验证了其收敛性及精确性, 证明这种算法对解决360°面形测量问题具有重要的意义。