于声光可调谐滤波器(acousto-optic tunable filter, AOTF)工作原理, 设计出一工作波段500~1 000 nm, 视场10°×10°的光谱成像系统。该系统由三组镜头组合而成, 前置物镜与准直镜形成望远系统, 后组成像镜头采集AOTF产生的正一级衍射光, 利用ZEMAX软件进行消像差设计, 全系统在40 lp/mm处的MTF均大于0.5, 其他像差也达到了要求。

提出了一种用于输电线路微气象在线监测的系统, 该系统采用光纤光栅温湿度传感器作为传感器件。在光纤光栅表面处涂有湿敏材料后可将对湿度的感应转化为对应变的响应, 再结合温度补偿, 可有效果地测量环境温湿度。

针对当前一些T型光电转台多传感器结构布局不合理、多光轴平行性调校困难等问题, 分析了安装多传感器的光具座结构设计对多光轴平行性的影响, 提出了T型光电转台多传感器结构布局的原则和多光轴平行性调校方法。并且把该设计思想、布局原则和调校方法应用于某T型光电转台上。结果表明, 该T型光电转台具有多传感器结构布局合理, 多光轴平行性容易调校, 多光轴平行性和稳定性高等优点。

红外小目标检测一直是图像处理研究的热点和难点, 由于受到多种因素的影响, 红外小目标图像存在信噪比低、对比度差的问题, 目标容易被背景所覆盖。研究天空背景红外图像特征, 针对图像场景各部分的特点, 采用形态学算法对原始图像进行预处理, 剔除噪声的影响, 然后利用图像像素间的相关性, 即若同为目标像元, 则在水平和垂直方向上, 灰度变化一般较为平缓, 据此利用对角线邻域像素差值信息, 对噪声抑制后的图像进行红外小目标检测。仿真实验结果表明, 该算法计算简单方便, 能够较为有效地提取出目标。

围绕红外视频流机动目标识别中存在的图像噪声大、对比度低的问题, 首先通过改进中值滤波算法对图像进行预处理, 在此基础上, 提出通过自适应改变描述背景像素高斯分布个数的方法来提高建模效率的策略, 并将帧差法和背景差分法相结合起来用于提取机动目标。当检测到多个机动目标时, 提出一种计算连通域坐标的方法以完成目标的定位, 并运用Haar_like矩形来完成对目标的特征提取。最后通过支持向量机完成机动目标的识别。大量的实验结果表明, 提出的算法能够高效的实现红外视频中行人和车辆的实时识别。

激光相干探测法从水表面获取水下声场的信息, 通过水表面反射光与参考光的干涉, 从干涉信号中提取水下振动的频率。采用频谱分析与傅里叶滤波变换的特征提取方法, 可有效地增强信号里水下声场的振动特征。振源在水下35 cm处, 分别以1 000 Hz、2 000 Hz和3 200 Hz振动, 激光相干探测从水面实时获取信息。通过对实验数据的分析表明, 激光相干探测可以有效地获取水下声场振动的信息, 傅里叶变换滤波方法能有效地增强目标的特征。

研究了二甲基亚砜(DMSO)溶剂预处理对钙钛矿活性层的影响, 发现溶剂预处理可以提高钙钛矿太阳能电池器件性能。通过X-ray diffraction(XRD)测试, 指出溶剂处理前后薄膜中PbI2的残留量的改变, 同时使用scanning electron microscope (SEM)表征了不同的钙钛矿薄膜和碘化铅薄膜的形貌。采用电流-电压(I-V), 薄膜吸收和外量子效率(EQE)测试分析溶剂处理前后的器件的性能差异。结果表明, 采用DMSO溶剂预处理的器件, 其短路电流(Jsc)有大幅度提高, 光电转化效率达到11.1%, 与未处理过的的器件相比, 光电转化效率提高了17.2%。这种溶剂处理法将会减少碘化铅的残留以及改变钙钛矿薄膜成膜后晶体大小和表面形貌, 进而提高器件性能。

以天然鳞片石墨和聚丙烯腈基碳纤维为原料, 以HClO3-H3PO4-CrO3为插层剂, 乙醇为分散剂, 制备了膨胀石墨/碳纤维复合干扰材料。用扫描电镜、四探针法及毫米波动态测试系统表征了复合干扰材料的形貌、导电性及毫米波衰减性能。研究表明, 碳纤维呈单根分散, 均匀搭连在膨胀石墨表面。在一定的质量范围内, 碳纤维的加入使膨胀石墨的导电性能明显增强, 毫米波衰减性能显著提高。当天然鳞片石墨原料粒径为180 μm、1.5～2 mm长的短切碳纤维质量含量为20%时, 衰减性能最优。

针对地面迷彩靶标难以应用阈值分割这一难题, 研究了应用边缘检测进行目标边缘提取的方法, 主要研究了边缘检测的相关概念和常用的边缘检测算法的梯度算子法、LoG算法和Canny算法, 并进行了实验验证和结果分析, 实验结果表明, 应用Canny算法可以得到较好的边缘检测效果。

在分析多种图像增强方法的基础上, 提出运用小波融合技术将自适应直方图均衡化和多尺度Retinex增强的多幅图像进行融合处理, 以改善视频图像视觉效果的策略, 并推导出相应的融合规则及融合算法。实验结果表明, 经过该方法处理的夜间视频监控图像细节鲜明突出, 色彩真实自然, 效果优于单一的图像增强方法。

[f-θ]透镜是激光标刻系统中最为重要的组成部分, 它的性能将直接影响标刻机的标刻精度。设计的[f-θ]透镜波长为[0.65]μm的单色光, 设计时引入负的桶形畸变, 校正系统的场曲, 使匹兹伐尔场曲为零, 轴外和轴上像质一致, 整个像面成平面, 且系统波像差小于[λ4]。把入瞳放置在物方焦点处, 形成像方远心光路, 主光线通过[f-θ]透镜后平行于光轴射出, 主光线在像面上的交点高度不变, 描过程实现线性扫描, 从而保障扫描精度。通过初级像差分析和已有的光学镜头库, 确定[f-θ]透镜的初始结构参量, 然后利用ZEMAX软件进行优化设计, 得到由四片普通球面透镜构成的系统, 该系统结构紧凑、焦距小, 聚焦性能接近衍射极限, 并且像面照度分布均匀、能量集中且相对畸变小, 满足标刻要求。

研究了基于小波变换的图像融合算法, 并对基于小波变换的图像融合算法进行了改进。低频系数选用加权平均法进行融合, 高频部分先提取出高频子图像的边缘, 然后在边缘区域用方差取大的方法进行融合。实验结果表明, 该方法在主观的视觉评价和信息熵、标准差、峰值信噪比和空间频率等客观评价准则方面, 都是可行的。

根据光电经纬仪对飞行目标自动跟踪的工作原理, 提出了一种基于目标图像缺损和遮挡的仿真图像建立方法。通过对多个目标图像的组合叠加, 模拟了目标图像在经纬仪跟踪过程中的各种变化。利用此仿真图像可实现目标识别算法的测试, 客观地反映经纬仪对目标在复杂背景下的自动跟踪适应能力。

为了提高显微数字全息系统的分辨率和重构速度, 从空间带宽积的角度出发, 分析了菲涅尔再现算法的使用范围。结果显示, 记录系统只要满足空间带宽积的条件, 使用菲涅尔再现算法可以同时接近极限分辨率和快速再现；同时, 短记录距离无透镜傅里叶变换光路是一种能满足此空间带宽积条件的系统配置。重要的是, 在短记录距离, 也能用菲涅尔再现算法重构待测物体复振幅。此外, 通过对比细分菲涅尔再现算法和细分卷积算法, 两者的重构分辨率都可以得到提升, 而细分菲涅尔再现算法在大数值孔径的重构中, 所使用的内存和计算时间远远小于细分卷积再现算法。

目前总积分散射测量装置都是单波长的, 不能测量复色光源的总积分散射量。先建立了一个积分球模型, 并对这个积分球模型的光源和材料进行仿真分析。光源的分析包括波长和光源面积, 材料的分析验证了该积分球模型和设定光路的可行性, 并最终根据仿真的结果对实际实验进行有效指导, 搭建了一套基于积分球的单波长总散射量测量装置, 选取了650 nm、520 nm和450 nm三个波长的半导体激光光源进行实验, 得到了多组各个不同波长下的TIS值。通过对实验结果的分析, 发现TIS值与波长的平方成反比关系, 符合总积分散射理论中TIS与波长的关系。

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)的输出线偏振态向椭圆偏振态劣化现象的影响因素进行了系统的实验研究。在实验环境稳定的条件下, 改变信号光偏振态在邦加球赤道上的初始位置、SOA初始偏置电流和输入光功率等主要的初始参量, 针对输出线偏振劣化问题, 使用控制变量法分别进行研究。实验结果表明, 输出信号光线偏振劣化, 与信号光偏振态在邦加球上的初始位置无关, 与SOA初始偏置电流和输入光功率有关。初始偏置电流越小、输入光功率越大, 输出信号光线偏振态劣化为椭圆偏振态的程度越大。研究结论对基于SOA中NPR在全光开关、全光信号处理等应用系统的设计具有重要的指导意义。

如何方便快捷、精确地测量直升机旋翼桨叶的运动参数对于直升机旋翼设计及性能分析至关重要。针对传统应变片、光栅投影等测量方法存在安装繁琐、测试环境要求高、测量设备影响飞行性能等缺陷, 提出了一种基于三维数字影像的非接触式旋翼桨叶运动参数测量方法。该方法具有对测试环境要求低、测量参数多、测试量程大等特性。试验结果表明, 使用该方法测量直升机旋翼桨叶运动参数取得了较理想的效果。

利用角谱传播理论和薄层增益近似的方法, 针对不同小信号增益系数的增益介质, 在MATLAB平台上计算了正支虚共焦非稳腔的光场模式, 分别得到了高斯型、沿x方向高斯型、沿x方向偏光轴高斯型的光场的相位分布和振幅分布。计算结果表明, 增益介质的小信号增益系数的分布对光场的强度分布有决定性的影响。