提出了一种在大型非球面镜细磨加工阶段使用的低成本在线检测技术.该技术将高精度测长装置集成在普通数控加工机床上,构成在线测量系统.通过测量工件面形上的各点空间坐标,并将测量数据经过坐标变换、误差补偿等处理,实现在线面形测量.与Leize三坐标测量机对比测量同一个面形,二者的测量结果误差P-V为4.0μm,RMS为0.8μm.在普通数控细磨机床上实现了在线面形测量且测量精度优于5μm.利用此系统,实现了细磨加工过程的镜面面形在线检测.

针对微小面积及"盲孔"底面形貌,提出了一种基于直接成像原理的多功能光电检测系统.主要阐述了其光学系统设计思路,即内窥式镜头与显微系统相结合,观测与微扫描相结合.物镜部分采用内窥式探头,可深入内径2.5mm的盲孔内部,数值孔径不受微孔尺寸限制,从而提高了系统分辨力,达到600lp/mm.利用平行平板光学测微器,寻找和瞄准微孔内观测表面的微小细节,可将±0.1mm范围内的被观测目标定位到视场中心.

在跟踪控制系统中，速度回路控制对象的特性对控制系统的跟踪精度有很大的影响。根据电流负反馈的基本原理，在位置、速度双闭环的基础上加入了电流反馈传感器，设计了电流环校正网络。仿真和实验表明，电流环有效地改善了速度回路控制对象的特性，提高了速度回路的低频增益，控制系统位置回路的跟踪精度约有10倍的提高

针对变焦镜系统的机械装置的特点和技术要求,采用闭环控制方案.分别采用动态矩阵控制与线性控制两种方法设计控制器.在参数变化和外干扰都不太大的条件下两者性能相近,但采用线性补偿器的线性控制法简单、成熟,故总是优先选用.对象参数变化大和受到较大扰动时,两者性能不同:当时间常数增大一倍时,线性系统的最大超调由8%变到21%,动态矩阵控制法的最大超调由6%变到9%;在斜坡扰动作用下,线性系统的误差与时间成正比,而动态矩阵法的误差为0.002.因此,在对象参数变化和扰动都比较大时,应当采用动态矩阵控制方法,它能使系统在动态性能和稳态误差两方面?季哂辛己玫穆嘲粜?

基于多边法原理,设计出一种新型的激光跟踪测量系统.该系统采用四象限光电池作传感器,准确地测量目标镜反射光线的位置,测量灵敏度为200mV/mm;以双电机驱动的双轴单转镜作跟踪机构,结构简单,运动灵巧,立体转角约±35(;模拟式PID与数字式PID相结合的控制方案,控制精度高,跟踪速度快.实验表明,系统跟踪速度优于0.7m/s,综合测量精度1.3μm.

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法.内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆.该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,与常规PID控制器相比,参数调整更加方便.由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为0.4mrad和0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法.

提出一种新的针对目标变形的模板匹配跟踪方法.对于跟踪序列图像中的目标,采用均值平移方法对原图像进行滤波平滑后提取边缘;定义一种点到邻域的广义距离测度,增强了匹配的容错性,与计算Hausdorff距离相比计算量大为减少;采用边缘相似点的距离均值和方差作为匹配的相似测度和置信准则,进一步降低了匹配的误差;提出在8邻域内基于马尔可夫模型的启发式规则修正模板策略,阻止跟踪点漂移.实验结果表明,该方法能以高达98%的正确匹配率对复杂场景序列图像中的运动目标进行稳定跟踪.

提出了激光引信环视扫描成像探测新方法,其原理是探测目标表面反射回波,是主动探测方式.该方法成像独特,利用弹目交会过程中的周向扫描和相对高速运动,使目标各部位依次进入和退出探测视场来完成对目标各部位成像探测.通过目标回波功率和图像边缘弱化的计算,获得目标二维形体图像.以后对图像进行处理,识别出目标易损部位并输出弹目交会信息作为引爆控制信号,对战斗部实施定向起爆控制,以精确打击目标.仿真结果表明,该成像探测方法及所建仿真模型是正确有效的.

在多分辨率分析的基础上,提出了一种基于局部纹理分析的小目标检测新方法.利用目标与背景的局部纹理特征差异,在局部距离像上完成小目标的检测;而传统的检测方法利用目标点亮度值与背景亮度值不同进行目标与背景的分离,因此本方法更能体现目标与背景的差异,在强杂波背景中实现高效的检测.对实测数据的仿真实验表明,该方法能有效地检测占极少(1-3个)像素的小目标;同时,在小波分解阶段分别采用Mallat算法和à trous 算法时,该方法都能在0.65秒内完成单帧检测,具有良好的实时性能.

常用的运动目标检测算法无法解决在摄像机运动-目标运动情况下的运动目标检测,为此提出了背景匹配法.通过相关匹配算法使背景对齐,结合帧间差分技术有效地将运动目标提取出来;然后利用卡尔曼预测器对运动目标在图像中的位置进行预测,结合增量式带死区的PID控制算法,控制摄像机对准目标.实验结果表明,匹配块的选择加快了处理速度和提高了算法的稳定性,卡尔曼预测器使得跟踪更为平稳可靠.本方法具有简单、通用、抗噪等特点.

建立了一个多信号共存情形下宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)四能级模型,系统研究了EDTFA增益谱随着光纤激活长度、输入信号功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系.研究表明,在输入信号功率减小、泵浦功率提高时,C波段信号增益迅速增大;在光纤长度增长、掺杂浓度提高时,增益谱向L波段偏移;在小信号状态下,其20dB增益带宽大于80nm.研究揭示了EDTFA适合于作为WDM系统中的L波段和C+L波段光纤放大器.

设计了一种基于激光莫尔信号的超精密平面定位装置,该装置可实现高精度位置检测及X-Y-( 三自由度的全自动精密平面定位.激光莫尔信号传感器为相位相差180(的两组衍射光栅,构成差动光栅技术,可有效提高位置检测信号灵敏度及定位精度.针对系统存在非线性,精确控制模型难以建立的缺陷,提出基于RBF神经网络的精密定位控制,其控制响应快、稳定性好、鲁棒性强,可有效改善控制质量,提高定位速度.实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密定位装置可获得亚微米级的平面定位精度.

提出一种通过对小波域中噪声能量的估计来进行去噪的新方法.算法采用离散余弦变换(DCT)提取小波系数的主要特征,无需对噪声方差进行估计.对图像进行小波分解,利用DCT对高频子带进行局部特征提取;利用部分DCT系数对小波系数进行重建,并以重建系数的平均能量作为局部噪声能量的估计;去除原小波系数中的噪声分量后,进行小波逆变换,得到去噪后的图像.实验证明,其峰值信噪比(PSNR)比通常的阈值萎缩法提高了2-4dB.

提出双色正弦条纹投影方法来提高FTP的测量范围并保持其实时特点.只需采集一帧双色变形条纹,从中分离出两个有π位相差的分量,通过背景和对比度校正,得到一帧消零频的变形条纹图,并且自动生成物体轮廓的二元模板.此模板结合调制度信息相可以生成可靠性模板,指导相位展开,避免物体轮廓以外相位展开误差的传递;结合参考条纹可以完成变形条纹的扩充,提高频域的分辨率.

针对传统小波变换过程复杂的缺点和SPIHT算法编码过程重复运算、存储量大的问题,提出了基于提升方案快速SPIHT的压缩方法.该方法采用提升方案弥补传统小波变换的不足,提高了图像的重构质量和小波变换速度,并引入"最小阈值"、"最小输出位"和"最大值表"的思想对SPIHT算法加以改进,降低了编解码过程的运算复杂度和时间消耗.实验证明,该算法较传统方法编解码速度提高了2.5倍,重构图像的峰值信噪比亦有所提高,是一种有效的快速图像压缩方法.

边缘检测是图像处理的重要组成部分之一.拓展小波变换为向量空间形式,并提出了基于向量小波变换的彩色图像边缘检测方法.根据小波变换的特性,检测模值局部极大点作为边缘点.引入大小自适应的卷积模板,小波变换尺度为2 j时,大小为(4×2 j-1)×(4×2 j-1),使计算量得到有效控制.实验结果证明,该方法继承了小波变换的性能,并充分利用了彩色信息,能完全地检测出彩色图像边缘.

提出了一种新的用于视频编码的变尺寸宏块运动估计方法.该方法通过粗尺度16(16的当前块和邻域块运动矢量之间的差值S判断场景运动的复杂度,再根据差值S和当前矢量,决定宏块尺寸.场景运动平稳的部分采用16(16的宏块,复杂的部分采用8(8或4(4的宏块.实验表明,低码率条件下,采用普通运动补偿算法,该变尺寸宏块运动估计方法的预测帧的平均PSNR值比常规的固定尺寸块运动估计约提高1.1-2.7 dB,并显著降低了方块效应.

提出了一种适用于恶劣天气下退化图像复原的简化算法.该算法利用大气辐射传输方程的数值解构造点扩散函数,可用于不同天气条件下的退化图像的复原.根据恶劣天气中散射粒子的前向散射系数大的特点,引入( 函数,将相函数进行归一化分解;把得到的简化点扩散函数作为大气的退化函数,与退化图像一起进行频域复原滤波.实验结果表明,对于512×512的雾天场景图像,复原处理前后信噪比从3.6400提高到8.5329;比较具有相同信噪比的复原图像,简化算法的处理耗时比简化前减少了85%.

针对目前的纹理分析算法普遍存在计算复杂、运行时间过长的缺点,提出了一种新的图像纹理分析算法.该算法利用差分概念定义出图像的差分矩阵和差分直方图,并从差分直方图中提取特征进行图像纹理的相似度度量.由于本算法在考虑人类视觉特性的基础上尽量采用加减运算,因此不但具有与人类视觉特性相联系的特点,更使得算法的运行效率大大提高.使用本算法对brodatz图像库进行的检索实验表明,该算法在查准率和检索效率上与共生矩阵算法相比分别提高13.9160%和9.5倍,具有与传统算法相比更好的检索效果和更高的检索效率.因此该算法可以满足实时性要求较高的场合,弥?沽四壳八惴ㄔ诵惺奔涑さ娜钡?

准确地从试验数据计算输出信号相位差、振幅比及基线位置是AFVISAR数据处理程序所要解决的一项关键问题.通过对AFVISAR输出信号利萨如图形的深入研究,提出了一种自动拟合数据处理参数的算法.在借鉴传统速度干涉仪(VISAR)数据处理方法的基础之上,开发了AFVISAR数据处理程序.运用该程序对Hopkinson压杆加载下的试验数据进行了处理,实测自由面速度的上升前沿和阻抗匹配法得到的结果相当一致.实测的速度最大值为12.8m/s,与理论值13m/s非常接近,表明该处理程序可以准确地、自动地拟合AFVISAR输出信号参数.

提出了一种将AOTF技术用于农药含量检测的荧光光谱系统.该系统分别采用以(-Quartz,TeO2晶体作为声光介质的激发和发射色散元件AOTF,以高压短弧氙灯为激发光源,利用光纤探测并传输荧光,由数据采集卡进行数据接收和A/D转换.该系统通过声光调制产生单色光,由超声射频的变化实现光谱扫描,没有机械调谐部件,故波长切换快、结构简单.西维因农药的荧光特性测量结果表明,系统的荧光波长范围为500-750nm, 光谱分辨率为10nm.当激发光波长为320nm,荧光波长为647nm,西维因溶液?ǘ任?.0-120.0(g/L时,系统具有较好的线性关系,线性相关系数r为0.9991.它可用于对粮食作物中的农药残留的检测和荧光光谱分析.

提出了一种钯(Pd)膜氢敏感表面等离子共振传感器结构,该传感器以镀在棱镜端面的Pd作为氢敏感膜.Pd膜吸氢以后发生化学反应,生成的PdHx使折射率发生变化,同时,它作为金属膜产生SPW,当折射率变化时又在金属和介质表面产生表面等离子共振.利用Fortran语言程序进行了表面等离子共振氢敏传感器的Pd膜厚度和传感器灵敏度数值模拟.氢气浓度的变化引起折射率的变化,数值模拟表明,表面等离子共振氢敏传感器的灵敏度与Pd膜厚度有关,当Pd膜的厚度在10-30nm时,氢气浓度在1%-10%范围内具有较高的灵敏度.这种传感器结构将?糜诩嗖馇馄魅剂系纳逃煤途没档那馄孤?

针对少射线成像算法在研究气体浓度层析成像中的重要作用,对常用的几种少射线成像算法的性能进行了详细分析和比较,同时构造了一个多目标函数用于气体浓度优化重建成像.通过实验与常用的几种算法的重建性能相比,多目标优化重建算法具有良好的鲁棒性和抗噪性.在含5%测量误差的情况下,ART重建结果与原始浓度分布的欧氏距离达0.1680,而多目标优化重建算法下的该值仅为0.0325.

为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型HMD光学系统.该系统以彩色LCD为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差.图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳.该系统垂?嵘钚∮?2μm,视场扩大为40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于46mm,重量比现有HMD光学系统下降47%.

不同光源模式下PSD探测到的位置信息不同.从Lucovsky方程入手,提出四种光源模式下一维PSD的解析解,并分析PSD的输出响应特性.结果表明,稳态光生电势在光照射范围外呈直线分布,PSD探测到的是光斑的能量重心位置,与光斑面积大小和能量分布无关.在脉冲光照射下,脉冲光生电流与光脉冲周期相等,若获取时间延迟4.2倍的时间响应常数,可以得到稳态输出值.