无掩模光刻技术具有无需物理掩模、成本低、适合大批量生产的优点，在微结构制作中得到了广泛应用。基于数字微镜器件（DMD）的无掩模数字光刻技术具有分辨率高、灵活性好、加工精度高等优势，成为近年来数字光刻领域的研究热点。综述了DMD数字光刻技术的研究进展，包括基于DMD的扫描光刻技术、步进式光刻技术以及灰阶光刻技术，介绍了该方法在集成电路、微光学、三维打印等领域的应用，并总结了目前DMD光刻技术存在的问题及其未来发展趋势。

基于反射率基法的大面积均匀场替代定标是目前常见的在轨定标方法,国内均匀场数量少,反射率偏低,定标频次与精度都受到限制。灰阶靶标法已经实现了在均匀场环境下的高精度辐射定标,但如何突破大面积均匀场单一环境背景限制实现高频次定标,依然是当前的难题。在经典辐照度基法的基础上,提出了适用于灰阶靶标的改进辐照度基法,分析讨论了复杂环境下的在轨辐射定标方法,并对某光学卫星开展了实验验证。结果表明,提出的改进辐照度基法与反射率基法的最大差别小于3.5%,可实现复杂背景环境下的在轨辐射定标,为我国光学卫星高频次、高精度在轨辐射定标提供了技术途径。

提出了一种基于单帧四灰阶条纹投影实时测量物体三维面形的新方法。该方法将四灰阶中非零三阶的不同灰度依次等宽循环排列以编码成一帧三灰阶条纹,将该三灰阶条纹投影到待测物体上,利用图像采集相机采集相应的四灰阶变形条纹,其中第四灰阶对应变形条纹图中的阴影区域。采用图像分割方法分别提取该四灰阶变形条纹中的三阶非零条纹,并通过二值化方法解调出三帧占空比为1/3且条纹相对错位1/3周期的二值化变形条纹。对上述二值化变形条纹进行基频提取后,通过傅里叶逆变换处理,可获得三帧相移量为2π/3的正弦条纹,最后利用相位测量轮廓术对物体三维面形进行恢复。实验验证了所提方法的可行性,所提方法刷新率快,且对投影仪伽马效应不敏感,在实时三维测量中具有广阔的应用前景。

光学遥感器在轨绝对辐射定标精度决定着定量化应用的广度和深度,反射率法、辐照度法以及辐亮度法等基于大面积均匀场的在轨替代定标发挥着重要作用,但由于存在场地数量有限、定标频次低、场地反射率低以及单点定标无法实现全动态范围定标的问题,定标精度限制在5%~8%之间。光学遥感器空间分辨率的提高,使得基于光谱平坦性好、朗伯性好的灰阶靶标的绝对辐射定标成为可能。本文研究了基于灰阶靶标的定标方法的原理、定标流程及影响因素,并在此基础上提出了简化辐射传输计算的方法。考虑到高分辨多光谱相机响应线性及暗电流等的影响,本文采用带偏置的一次函数响应模型,对某多光谱相机进行了三次试验,求出了定标增益与偏置,定标不确定度优于5%。利用铺设的彩色靶标进行了反射率反演验证,结果显示,在5%~70%的反射率内,绝对差值不到0.01。所提绝对辐射定标方法可以实现光学卫星遥感器大动态范围的绝对辐射定标,解决了在响应低端定量化应用时定标精度普遍较低的问题。

显示器特征化是颜色管理的关键问题之一, 早期人们关注的是建立显示器驱动信号RGB和色度值XYZ之间的相互转换关系, 文献中讨论最多的是GOG和PLCC模型。 最近, 为了实现同色同谱再现, 显示器的光谱特征化成为研究的热点, 而且显示器的光谱特征化在多光谱图像的再现有着重要应用。 提出采用常用的GOG和PLCC模型进行光谱特征化。 虽然GOG和PLCC模型是常用的显示器特征化模型, 但文献还没有用这两个模型进行光谱特征化的讨论。 首先基于通道独立性和各通道色品坐标恒定性的假设证明了GOG和PLCC模型均可用于显示器光谱特征化。 然后基于目前常采用的专业显示器EIZO CG277和BENQ PG2401进行了比较研究, 同时也分别探讨了采用纯色和灰阶数据进行训练GOG和PLCC模型。 比较结果表明, 采用灰阶数据训练的GOG和PLCC模型分别好于采用纯色数据训练的GOG和PLCC模型; 不论从正向还是从逆向的角度考虑采用灰阶训练的PLCC模型的精度要比SRPPM和GOG模型高, 而且PLCC模型的逆向远比SRPPM的逆向简单。 因此建议采用灰阶数据训练的PLCC模型对液晶显示器进行光谱特征化。

研究了一种长期THO信赖性过程中产生的四角发黑Mura。由于该Mura在TFT膜面可见, 本文重点模拟分析了TFT侧在信赖性过程中电容的变化, 确定了不良是存储电容(Cst)变化引发的电学不良, 其机理为水汽不断进入第二绝缘层(PVX2), Cst持续增大, 进而造成了TFT-LCD像素充电电压和灰阶的降低。通过降低沉积压强和提高Si/N比, PVX2膜层致密性和阻水性加强, 模拟信赖性测试中电容的变化由19.6%降至0.5%, 成功解决了该不良, 避免了信赖性风险, 提升了产品品质。

针对目前在轨卫星图像动态范围偏窄、直方图集中、灰度层次不够丰富、暗场景图像细节分辨能力不强的问题, 提出一种卫星在轨动态场景实时匹配方法。首先, 研究云检测和基于直方图特性的大气程辐射预估方法, 消除它们对场景高、低动态测量的影响, 并结合测光相机与成像相机辐射响应关系的标定, 通过测光相机最多2次拍摄地面场景, 实现场景动态范围的实时测量; 然后, 针对地面场景动态范围通常超出相机动态的问题, 设计并提出了基于高亮度和低亮度匹配的相机与场景动态范围匹配方案, 同时给出了不同情况下相机在轨参数解算方法。最后, 通过无人机飞行试验对匹配方法进行了试验验证, 结果表明: 利用该方法可根据实时拍摄的地面景物合理地设置相机积分级数和增益, 实现相机与场景动态范围的最佳匹配, 有效灰阶提升优于100%, 信息熵提升优于40%。

提出了一种基于灰阶靶标的多传感器协同辐射定标方法,通过有效利用具有自动化观测设备的固定定标场、合理共享其他卫星的移动靶标场来提高定标频次。根据灰阶靶标的光谱平坦特性及同平台多传感器观测时相、几何、视场的一致性,建立了多光谱相机与全色高分辨相机间的辐亮度关系模型,实现了全色高分辨相机对多光谱相机的协同辐射定标。天绘一号卫星星地同步实验结果表明:建立的辐亮度关系模型具有通用性;多光谱相机协同与场地辐射定标系数相对差异小于5.3%;协同辐射定标精度优于5%,在提高效率的同时,可获取与场地辐射定标相当的精度。