从辐射理论出发,对太阳可见光波段大气层外辐照度理论值进行了1/1.07倍的修正,推导出构成卫星的两种基本漫反射表面的地面照度计算公式,再由太阳、卫星和观测站在地心赤道坐标系中的位置矢量关系,算出它们的具体值.理论计算表明,虽然太阳能帆板的漫反射率要比卫星主体低30倍,但在卫星地面照度的计算和实际观测中仍不应忽略.

掩模制作是电子束散射角限制投影光刻(SCALPEL)的关键技术.通过优化工艺,制作出具有"纳米硅镶嵌结构"的低应力SiNx薄膜作为支撑;开发了电子束直写胶图形的加法工艺,在支撑薄膜上得到清晰的钨 / 铬散射体图形.研制出的SCALPEL掩模,其晶片尺寸为80mm,图形线宽达到0.1μm,经缩小投影曝光得到78nm的图形分辨力.

为了获得LDA(激光二级管阵列)光纤耦合高效率高亮度激光输出,光纤的芯径要尽可能小,并且耦合光束的光参数积必须小于耦合光纤的光参数积,因此必须对耦合光束进行整形.通过比较,选用反射整形法将慢轴的光参数积压缩到了原来的1/4.将LDA光束与芯径400μm,数值孔径0.37的光纤进行耦合试验,得到的耦合效率约为48%,亮度达到108量级.

利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法并结合微球腔的特性,对熔锥光纤与球微腔系统的耦合特性进行了理论分析和数值模拟.研究表明,由于原本简并的球腔模式受腔体偏心率的影响而解除,系统吸收峰间距减小,Q值( 106 ~107 )比将腔体视为理想球时提高了三个数量级.这与已报道的实验结果相吻合.

使用马克条纹和实时极化方法对掺杂型聚合物( DR1/PMMA )薄膜及其极化工艺进行了深入的研究.实验表明,在一定温度下,如果聚合物薄膜预烘时间不足,则极化时二次谐波强度很弱,极化驰豫也很快;预烘时间过长对二次谐波强度变化没有明显影响.也证实薄膜厚度在相干长度下,二次谐波强度最大.

利用三维建模软件对目标和光电跟踪测量系统等实物建立三维模型,把捕获系统实时获取的目标状态信息和光电跟踪测量系统运行信息通过网络实时传送给场景生成计算机,场景生成计算机利用这些数据信息驱动三维模型,从而实时模拟目标与光电跟踪测量系统的运行状态.该系统可为指挥控制人员的决策提供更直观、简便的帮助.

针对高帧频、大视场图像中的实时目标检测、识别和跟踪,设计了一种以TMS320C6203为核心运算处理器,FPGA为辅助控制处理器的实时图像处理系统.在对弱小目标检测识别算法的实验分析基础上,开发了实时图像处理软件,使得该系统对弱小多目标的检测、识别和跟踪的能力达到了实际工程的实时性需求.

采用基于正交小波分解的多分辨率分析实现频带选择,抑制噪声和背景杂波;检测图像的水平和垂直方向边缘,确定海天线和目标潜在区;利用不同方向边缘进行融合,除去大量背景干扰而获得目标候选点;检测候选目标点的灰度值,确定阈值排除虚警点并分割目标.实验结果表明,该方法能检测复杂海面背景中的舰船红外小目标.

对用相位测量轮廓术( PMP) 测量得到的不同视点距离像间的配准进行了研究.将逆向校准用于加速控制点和对应点的粗选,逆向校准所需的参数是在系统校准过程中直接计算得到的.以调制度作为度量对应点对可靠度的指标,实现不同对应点对对目标函数的区别性贡献.实验统计结果表明,该方法的配准误差约为系统测量误差的66%.

从图像中准确提取光条中心对于主动视觉系统十分重要.分析微小物体内表面视觉检测系统中圆形结构光光条图像特征,将干扰光条分为漫反射和镜面反射两类.利用Hessian矩阵确定图像中光条法线方向,在光条法线方向上求解光条中心亚像素位置,用8方向搜索法剔除干扰光条.实验证明,光条提取和剔除干扰光条方法是有效的.

在Rytov方差的基础上,利用Andrews的唯像闪烁模型,推导出部分相干光通过强大气湍流后其对数光强起伏方差的公式,并用此公式对部分相干光通过强湍流后给光强闪烁造成的影响进行了仿真.其结果表明,当光源的相干性变差,即变为部分相干光后,对数光强起伏方差变小;当采用多束部分相干光时,接收面上光强起伏方差得到明显改善,而且光束越多,改善越明显.

为了避免常规正交小波变换所引起的图像边缘失真,特别采用了双正交小波变换进行图像的多分辨率分解.在融合处理时,为了获得更丰富的细节和更好的融合效果,对不同分解层、不同方向上的高频分量以及同一分解层图像中的不同区域均采用不同的融合算子.实验结果表明,该融合方法和融合规则是十分有效的,融合后图像的边缘和纹理细节都更加突出.

针对相关匹配法计算量大的缺点提出了一种快速匹配算法.该算法采用由粗到精的匹配策略,对匹配区域先用环形模板进行粗匹配以确定待匹配窗口,再用全模板进行精匹配以确定正确匹配窗口.将该算法用于遥感图像匹配,仿真结果表明,该算法不仅能够实现正确匹配,而且计算量只有相关匹配法的10%.

针对漏磁信号的特点,提出了基于小波分析的缺陷漏磁图像压缩方案.该方案通过调整正交函数零极点位置来设计小波基函数,利用该函数对图像作小波变换,对获得的各级小波系数用更新的JPEG图像压缩表阈值量化,再用算术编码方案处理量化结果,从而得到压缩的图像.试验结果表明,当压缩比小于30%时,图像压缩引起的失真不会对缺陷分析产生影响.

用衍射光学方法研究了加有多级相位菲涅尔波带片(MPFZP)的空间光调制器(SLM)的轴上衍射光强.根据所需要的焦点的数目是一个还是两个以及分辨率的要求来优化选择MPFZP的相位深度和量化级数,可以使想要的焦点得到加强,而其它不想要的焦点的影响得到了抑制.开关SLM的编码态,聚焦点和散焦点的位置交换.

提出一种自动对焦技术,其调焦评价函数--图像的平面微分平方和能够反映图像高频分量的能量.用计算平面微分平方和的方法在空间域上计算相邻像素亮度差值的平方和,对应于在频率域上计算图像高频分量的能量和,此值越大,图像对焦越准确.用平面微分平方和计算一行图像(N个像素)的调焦评价函数时,计算时间仅为2 (N -1)个时钟周期.

利用Preston方程,考虑了超精密环抛中的诸因素,如工件和磨盘转速比、偏心距以及压强,计算模拟了它们对磨削效果的影响.模拟表明,当转速比越接近1或偏心距越大时,磨削越均匀;均匀分布的压强越大,磨削越不均匀.在这三个影响因素中,转速比的作用最为显著.实现均匀磨削所需的压强应为二次型分布.这些为超精密环抛提供了指导,有助于实现主动控制.

在振镜和f-(θ)线性扫描物镜构成的线性扫描机构中,f -(θ)物镜的设计、加工误差会引起一定的非线性扫描误差,影响扫描成像的质量.为了检测f-(θ)物镜的非线性扫描误差,使用基于线阵CCD的检测电路和扫描光点位置检测算法进行了实验研究,得到了可用于校正的扫描光点位置以及振镜摆角的对应关系曲线和f-(θ)物镜的非线性扫描误差曲线.