为了在低压激励条件下，利用声弹性准确测量螺栓预紧力，提出采用基于相关运算的信号处理方法。该方法通过比较发射波在接收波中最相似位置获得超声传播时间，从而测量预紧力；相关运算对噪声具有抑制能力，可以实现低信噪比下的传输时间测量，结合内插可提高时间测量分辨力；选择线性调频脉冲作为发射波，开展不同电压激励下的声弹性螺栓预紧力测试。确定了超声传播时间的最大误差不超过±2.9%。测试结果表明：该方法能够实现低压激励条件下超声传播时间的准确测量，结合内插法可以提高时间测量的分辨力。

为实现光具座上各种光学测量的自动化和数字化, 将硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)微显示器作为目标发生器, 加入到光具座测量系统, 取代传统的分划板, 并以CMOS相机作为图像接收器, 构建了数字光具座光学测量系统, 提高了系统的灵活性和适应性。针对数字光具座系统的特点, 研究了数字图像目标的自动生成方法; 基于数字相关原理, 运用正弦分布的周期目标, 研究了数字图像目标的高精度自动提取算法, 实验数据表明该方法的重复性误差为8×10-5。采用数字拟合求周期的方式, 研究小视场光学系统的焦距测量, 实验结果表明, 该方法相对误差为0.24%, 可用于小视场光学系统焦距测量。

针对多波段激光干涉图像中的频谱数据混叠问题，文章提出了一种基于数据挖掘技术的自相关提取分类算法。首先，采用自相关计算模式完成数据属性分类; 然后，通过属性隶属度函数作为判据设计了基于特征数据挖掘的自回归平均模型; 最后，采用时序衰减权值系数循环迭代的方式完成数据挖掘。实验对混合激光光源进行测试，并与传统均值分类算法和最小二乘法分类算法作了对比。仿真结果表明，该算法的分类平均误差为0.110，优于另外两种算法(0.191和0.167)，并且在相同数据总量的条件下该算法的耗时最少。由此可见，该算法对多波段激光干涉图像中混叠数据的有效分离具有很好的改善作用，在混叠数据分类应用中具有一定的实用价值。

为了能够大范围准确获取井下环境参量并有效抑制噪声, 研究了基于新型光纤光栅（FBG）封装的光纤传感物联网系统。设计了一种可同时测试应变与温度的传感模块, 试制了新型FBG封装结构, 搭建了符合巷道结构的光纤应力监测分布网络。采用基于互相关差分计算的方法实现了对振动噪声的消除, 并对井下巷道的应力和温度进行了连续监测。结果表明, 拱段45°与60°的FBG可以准确记录应力、温度变化数据。该系统在大范围井下环境参量监测中具有更高的稳定性、更好的适应性。

提出了一种基于相关计算的激光雷达三光束二维风场反演方法。三束激光从同一平面发射,通过计算三束激光时间序列上的回波信号相关性反演二维风场信息。详细阐述了三光束二维风场反演方法的原理和计算过程,基于此方法搭建了相关二维测风激光雷达系统,实现了30 m距离分辨率和1 s时间分辨率的二维风场探测。分析了系统中激光雷达夹角对测量结果的影响和相关计算时不同时间序列长度下相关系数曲线的变化,给出了合适的激光雷达夹角和时间序列长度。用该系统进行了水平测风实验,对比了系统探测数据和探测路径上风塔的风速、风向传感器数据,结果表明系统和传感器的数据具有较好的一致性。

为解决基于PC机平台、高达1 GHz采样率下的相关函数计算的实时性需求, 针对中子脉冲序列核信号本身所具有的结构特点, 设计了高速、实时的相关函数计算方法, 实现了采样率为1 GHz的中子脉冲序列核信号的实时相关函数计算。性能测试结果表明, 算法达到了对中子脉冲序列核信号进行相关计算的时间在1 h以内的实时性要求, 使得铀部件质量丰度的实时检测成为可能。

详细介绍了基于数字散斑相关技术的三维重建方法, 包括双目立体视觉基本原理以及散斑三维重建基本流程。重点分析了整像素对应点查找方法以及基于牛顿-拉弗逊迭代的亚像素插值算法, 实现了散斑亚像素级三维重建。针对数字散斑相关计算模型, 分析了影响相关系数的因素, 并围绕相关系数计算和亚像素同名点插值精度两方面重点分析了二值随机散斑和灰度随机散斑的三维重建效果。通过设计不同尺寸颗粒的散斑图案和采用不同大小的相关计算窗口, 分别对平面陶瓷板和陶瓷标准球进行了三维重建精度分析。实验结果表明, 二值散斑能获得更高的重建精度。

非固定相机数字散斑相关方法拍摄待测物体表面的目标图像时, 所拍摄的目标散斑图像相对于参考散斑图像可能产生位置移动及图像旋转。通过辅助定位的相机标定方法可以计算出被测物体表面与相机的相对位置, 但无法获得散斑图像在平面内的旋转角度。数字散斑相关方法对图像旋转较为敏感, 随着旋转角度的增加, 目标子窗口与参考子窗口的相关性迅速降低。研究图像旋转角度对数字散斑相关方法计算精度的影响, 分析相关性随旋转角度降低的原因。对相关搜索方法进行相应的改进, 在搜索目标子窗口时增加对子窗口旋转角度搜索, 在计算参考图像中子窗口位移量的过程中, 同时计算了其旋转角度, 从而降低图像旋转的影响, 提高数字散斑相关方法的计算精度。

剪切散斑相移干涉术需要提取物体加载后的动态相位变化，因此提出一种基于主元分析的随机相移散斑图分析算法。该算法采用相关计算法从随机相移散斑图中获得随机相移条纹图，然后利用主元分析算法（PCA）从一组随机相移条纹图中提取动态相位分布。实验结果表明，相关计算法处理散斑图所得的随机相移条纹图具有较高信噪比,PCA提取的相位具有较高的精度和效率。该算法无需迭代计算，对随机相移条纹图的空间载波频率没有严格的要求，适合动态剪切散斑干涉测量。

电子稳像可有效减轻或消除有/无人机侦察、导弹末端制导、视频监控过程中产生的视频抖动。针对视频帧补偿过程中出现大幅度失稳帧的情况提出了一种视频补偿方法,首先利用平移运动模型估计全局位移和图像重叠区域,使用帧差法检测出运动目标区域,之后建立仿射变换模型提取了图像帧的ORB特征点,消除了位移过大或过小的匹配点、位移图像非重叠区域内的匹配点、运动目标上的匹配点、有线段交叉的匹配点。实验证明,该方法可有效消除视频稳像过程中的大幅度失稳帧,提高了视频补偿的精度。