针对夜间雾、霾场景下的去雾图像存在颜色失真、纹理损失、亮度低等缺陷，本文提出了一种采用暗态点光源模型的夜间去雾算法，通过构建夜间雾、霾场景的暗态点光源模型，利用联合双边滤波、限制对比度自适应直方图均衡化等算法对降质图像进行处理，结合大气散射模型得到去雾图像。实验结果表明，该算法的处理速度快、夜间去雾效果较好，较对比算法在对比度、平均梯度以及信息熵上均有一定程度地改善，有效解决了去雾图像的颜色失真、纹理损失、亮度低等缺陷。

集鱼灯是秋刀鱼等光诱渔业中重要的助渔装备, 本文以秋刀鱼集鱼灯为例, 分别基于点光源法和球面光源法建立了单灯箱理论照度模型。比较平面照度的理论值和实测值发现, 基于球面光源法计算的理论值和实测值间线性拟合斜率系数较点光源法更接近于1。基于球面光源法计算的理论值与实测值间无显著差异(P＞005), 而由点光源法计算的理论值与实测值间存在显著性差异(P＜005), 说明基于球面光源法建立的照度模型更加符合实际情况。根据球面光源模型分别计算了白、红单灯箱在45°、60°、75°倾角下的照度分布, 结果发现照度值均随距离增加呈先增大后减小趋势; 同倾角不同灯色间照度分布差别较大, 相同位置处白灯箱照度明显高于红灯箱; 同灯色不同倾角间照度分布差别较小; 随倾角增加, 最大照度值位置到原点距离逐渐减小; 照度衰减速率的绝对值随距离增加呈现先减小后增大再减小的趋势, 最终趋近于0。

反射式点光源设备可用于光学遥感器的在轨调制传递函数检测和绝对辐射定标等,其高精度指向是确保太阳光反射至遥感器入瞳的关键。通过进一步提高指向精度,可以减小现有点光源的体积和质量,具有重要的工程意义。通过建立几何误差标校模型和反射镜法向标校模型,去除旋转矩阵参数的相关性;利用阻尼Gauss-Newton方法迭代求解标校模型参数,实现了反射式点光源优于0.1°的指向精度。该研究为实现光学卫星遥感器的高精度、高频次、全动态范围的定标检测提供了基础。

通过已搭建好的激光超声检测实验平台, 在保持相同激光脉冲能量和相同探测位置的条件下, 重点研究了点光源与线光源产生的超声信号的特点和区别。研究了不同探测位置点光源与线光源激发出的超声信号幅值以及产生的超声信号波形。实验发现: 在同一探测位置下, 将点光源换成线光源后, 产生的超声信号幅值由1.3 V提高到1.7 V, 提高了0.4 V; 在探测位置逐渐增大的情况下, 点光源激发出超声信号幅值的衰减幅度为75.78%, 而线光源激发出的超声信号幅值的衰减幅度为34.92%。结果表明, 在功率密度相同的情况下, 线光源产生的超声信号要比点光源产生的超声信号幅值提高40.86%, 产生较强的表面波, 提高了信噪比。

采用光纤点光源的光学干涉实验与检测系统，需要的光学元件最少，具有最好的环境与机械稳定性，并以最简单的方法获得高精度的基准球面波，可最大限度地减少非平面检测的系统误差。为此，全面分析了影响光纤点光源品质的诸多因素，应用光纤光波传输的基本理论，提出了提高光纤点光源性能的简易方法，并采用数字全息的方法，对两个光纤点光源产生的球面波的干涉图进行计算分析，实现了对光纤点光源球面波的评价。结果表明，由光纤点光源所产生的球面波可以满足一般干涉检测对基准球面波精度的要求。

通过分析激光聚变中近背向散射光的收集方式, 提出了采用金属环形椭球镜有效收集神光-Ⅲ主机装置的近背向散射光并测量其能量份额的方法。给出了椭球镜参数的设计方法。大口径椭球镜采用4块拼接形式, 便于进入入口为φ1.0 m的靶室; 镜体采用超硬铝材、三角形减重槽设计, 实现了高稳定性、轻量化。介绍了光学系统总体结构, 并对其集光效果进行了模拟评价。分析了镜体设计中的关键问题, 并提出采用点激光器阵列进行中间过程面形监测的方法, 避免了工序反复。分析了系统杂散光来源, 采取了物理隔离、光学吸收和滤光片过滤等措施降低杂散光干扰。研制的环形椭球镜外径为1 200 mm, 内径为400 mm, 最大离轴量为1 411 mm, 最大厚度为67 mm, 重量约为48 kg; 对5 mm的物方视场, 像点光斑大小约为φ1.2 mm。实验显示该近背向散射诊断系统可满足神光-Ⅲ主机背向散射诊断的需求。

针对现有LED光源建模适用条件及可靠性不确定性的问题, 对紧凑型LED配光设计中光源建模可靠性进行了研究.通过优化设计具有不同透镜光源直径比模型的方法, 对点光源、表面光源、ray文件光源三种建模方式在系统中的差异进行分析对比.整体设计以ray文件光源模型为基准, 以常规紧凑型全反射式透镜为二次配光元件, 对不同透镜光源直径比(光束角分别为±15°、±10°、±5°)的光学系统进行优化设计和分析计算.结果表明: 在能量利用率误差为±2%的范围内, 光束角为±15°, 透镜光源直径比大于36∶2时, 表面光源建模可代替ray文件光源建模；光束角±10°, 透镜光源直径比为44∶2时, 表面光源建模可代替ray光源建模；光束角为±5°, 透镜光源直径比为82∶2时, 表面光源建模可代替ray文件光源建模.但是在±2%误差范围内, 点光源无论在何种透镜光源直径比, 任何光束角下均不能代替ray文件光源.这一结果为紧凑型系统设计中光源模拟提供了依据, 同时解决了采用ray文件光源建模进行辅助优化设计耗时较长的问题, 为相关研究提供了参照依据.

数字微镜器件(DMD)可以对反射后的光线进行分束，再经过透镜聚光后，能够形成点光源阵列，其中点的大小、间距都可以很方便地控制。相较于传统的微光学器件，DMD 具有不可比拟的柔性，而且成本很低。利用DMD 构建的数字并行光源可以用于并行共焦显微探测，实验搭建了一条适应于目前测量环境的光路，对比了周期不等的点光源阵列后，得到了在同时满足DMD 和CCD 的像素要求的前提下，阵列周期越小越能提高测量纵向分辨力的结论。

为了实现对彩色图像的单随机相位编码，根据随机相位编码原理，提出采用单色点光源照射系统结合波长多路技术，实现了对组成彩色图像的三基色图像进行随机相位编码。理论分析和数值模拟显示，采用单色点光源照射系统，对彩色图像进行随机相位编码是可行的；同时由于系统装置的减少，有效地减少了由于随机相位掩膜所引起的相应光能损失和图像噪声。结果表明，这种方法在追求彩色还原度高的场合具有实用价值。