提出一种用于跟踪空间目标的相关匹配算法.它先对匹配像素用动态阈值分类,若灰度绝对差大于阈值,再使用最小绝对差平方累加和作为相似性度量.同时提出一种新的模板修正策略,即每隔一定帧后对模板求质心,调整质心在模板上的位置.仿真实验结果表明,该算法可以克服图像噪声、局部突变、目标变光对匹配的影响,对目标与背景灰度差在20个灰度级以内的低对比度目标跟踪也有较高的精度和可靠性.实验中可以持续几千帧稳定地跟踪空间目标.结合快速搜索和粗精匹配方式,处理一帧时间在20ms以内.

提出了在复杂背景以及摄像机运动的情况下运动目标提取的算法.采用了新的局部投影的方法,在图像中合理地划分了投影区域,在求投影偏移量时提出了峰值匹配的算法,合理地检测到了投影偏移量.求得各个局部运动矢量后,采用出现频率最高的局部运动矢量代表全局运动矢量,成功的补偿了背景的运动.实验结果表明该算法在图像背景复杂且由于摄像机运动使背景发生明显变化的情况下,可稳定准确地提取出运动目标,并能有效克服背景中存在的运动干扰.

提出ASPCM模型,并将其用于不同姿势下的人脸识别.对人脸图像的形状表示和纹理表示进行主成分分析,建立形状模型和纹理模型;以形状参数、纹理参数和姿势参数间的转换确定人脸图像与头部角度间的映射关系;使用精确性和概括性两个标准衡量ASPCM模型的分解性能和合成性能;根据平均纹理相似度判断输入图像与模型视图间的相似程度.实验表明,该模型分解性能的精确性误差和概括性误差均在1.85°以内;合成性能的这两种误差均在1.1个像素以内;精确性和概括性的平均纹理相似度均在95.8% 以上;当头部转动角度在25°以内时,该模型的识别率达到100%.

在低码率视频通信中,感兴趣区(ROI) 优先编码策略有助于图像主观质量的提高.本文提出了一种简单有效的ROI提取方法,并根据图像复杂度和运动信息给ROI和非感兴趣区(NROI)分别分配码流.对于ROI的编码范畴,文中推导出了高低码率的判断准则,使算法可以自适应地选择码率模型,减少了码率控制误差.另外,本文采用的宏块层编码顺序方案提高了图像的客观质量.实验结果表明,与TMN7和TMN8的算法相比,本文算法能将码率更稳定地控制在目标码率附近,减少了跳帧;图像的客观和主观质量都有了明显的提高.

针对研磨中工件的安装倾斜误差,提出了导致工件面形误差的分析方法,建立新、原坐标系,应用坐标变换,推导出工件曲线上各点相对理想曲线对应点的误差模型.工件安装倾斜角度不同、形状及精度要求不同导致的面形误差不同,利用模型分析了这几种情况对面形误差的影响,工件面形误差随安装倾斜角度的增大而增大,当安装倾斜角度由0.1°～ 1°变化时,工件面形负误差由-0.0030mm增大到-0.0448mm,增加了一个数量级;工件面形误差沿着曲面中点向边缘逐渐增大;相同的安装倾斜角度对大陡度曲面的面形误差影响较大.因此,在研磨中等精度要求的工件时,安装倾斜角度不应超过0.1°,陡度参数不应小于100mm.

以往联合变换相关器的光学系统结构是一支光路反馈,实时性差且体积大.针对其缺点,设计了一种具有双光路的联合变换相关器.其中,最主要的特点是傅里叶透镜组与准直扩束系统共用同一片正透镜.改进后的装置可以清晰地探测到相关点,并具有体积小的特点.

阐述了消杂光的遮光罩和挡光环的设计原理和思想,并基于自行推导的设计公式,提出利用程序计算来实现遮光罩-挡光环四种不同组合(圆柱状且挡光环等高布置、圆柱状且挡光环梯度布置、锥状且挡光环等高布置和锥状且挡光环梯度布置的遮光罩)的设计思想,并给出了设计实例以验证设计公式程序的正确性(与手工计算相比).结果表明,在任意给定的挡光环个数和高度范围内,通过该设计程序可获得一系列遮光罩的长度和内径参数,再通过杂光仿真软件模拟,根据PST值可确定遮光罩的最佳参数.

光轴平行表面的晶片的会聚偏光干涉对晶体的双折射率非常敏感.干涉图的对称中心对应于正入射光线,双折射率正比于此点的干涉级md ,md的小数部分主要由中央暗条纹的位置决定,md的整数部分由自洽的办法求出.干涉条纹可以用双曲线很好地拟合,使干涉图特征点的提取更为精确.用不同厚度的铌酸锂晶片作了测量,双折射率不确定度为1(10-4.

混凝土结构裂缝宽度测量对监测建筑结构的健康状态、避免混凝土结构损坏性缺陷具有十分重要的意义.本文介绍了一种手持式混凝土裂缝宽度测量系统,能够现场完成裂缝图像的自动采集、处理、存储和结果显示等功能,也可将原始图像或裂缝测量结果通过USB接口输出.实验表明,系统的测试结果与混凝土裂缝宽度检验规的测量结果相符,两者测量偏差的平均值为28μm.

本文通过最佳信号噪声比分析,讨论了单分子辐射单光子在具有时间均匀分布背景信号时对同步取样时间的选取.利用理论分析单分子光子源最佳信噪比与取样门的对应关系,应用计算机虚拟取样测量单分子光辐射信号,有效地抑制了背景信号的影响,分析了光场的光子统计分布特性.

本文提出了一种利用空间滤波实现在线检测工件误差等级的方法.该方法将标准件与待测件对称放置于光学4f系统的输入面,频谱面上为精确移动了1/4个周期的正弦光栅,在输出平面的中心部位得到了两个物体相减的图像.用空间滤波器滤出我们感兴趣的两物体差异部分,用光电池探测其光强并经I-V转换、前置放大、限位与A/D转换后输入到单片机上进行自动分级与处理.最后模拟验证了其可行性.该方法具有快速、非接触、可在线测量的特点.

针对光电探测图像序列中的运动弱小目标实时检测问题,提出了一种基于时空域融合滤波的弱目标检测算法.算法在空域上利用形态学Tophat滤波抑制背景增强目标,在时域上通过改进的帧间差分方法增强运动目标,两者融合后经自适应门限分割与航迹关联确认目标.实际录取数据分析结果表明,算法全面考虑运动弱小目标在时域与空域方面的特性,能更有效地从复杂背景中检测低信噪比运动弱小目标,减小了虚警率,抗噪声干扰能力强.

将光敏预聚物单体与向列相液晶按一定比例混合,注入液晶盒;采用光掩模法,在紫外灯照射下,使混合物产生定域光聚合反应,形成聚合物网络稳定液晶光栅.利用光学显微镜和He-Ne激光器进行测试,实验检测结果表明,该光栅具有周期性的栅结构,且衍射效率具有先增大后减小电场调制特性,并利用折射率调制机理对该现象进行分析.

根据对称性,在任意一个自由度方向将惯性稳定平台简化为单自由度系统.根据动力学原理,建立了惯性稳定平台的驱动模型和数学模型.万向环和柔性支撑组合使用让惯性稳定平台系统结构紧凑,对线振动不敏感,能抑制部分角振动.转动惯量比较小时,驱动力矩主要由控制带宽决定.依据数学模型推导出振动传递率和惯性稳定平台系统扭转固有频率以及环境振动角频率之间的关系,惯性稳定平台系统结构上对大于6Hz的环境角扰动能够起到隔振作用.惯性稳定平台在两个自由度方向的闭环控制带宽都达到了100Hz,但系统闭环后的隔振效果有待进一步研究.

激光雷达探测大气中的CO2气体目前还处在探索阶段,在差分吸收原理基础上,利用气体的受激拉曼散射增益效应,设计出测量CO2气体的非线性拉曼激光雷达系统,并模拟实验得到了增益开关两种状态下的光子计数信号,从而反演出CO2气体的浓度分布结果,在垂直方向上,CO2气体浓度随距离变化不大,合肥地区的浓度含量大约在400ppm 左右.

在利用被动傅里叶变换红外光谱仪进行大气污染气体的探测识别研究时,由于作为背景的自然界的大部分物质的发射率很高,并且在700~1300cm-1范围近似为常数,因此,可利用计算具有常数基线的亮温光谱的方法来进行探测.该方法不需要预先测量背景光谱,能直接从亮温光谱中扣除掉背景及干扰信号,提取出目标.

信号处理方法的选择是光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)系统研制的重要环节,直接决定着OCT系统的硬件构建和实现.应用硬件实现OCT信号处理的方法虽然速度快,但存在硬件开销大,系统配置可调节性差等缺点.进而采用了基于数字希尔伯特变换的软件方法来处理OCT信号.该数字处理方法对探测得到的离散干涉实信号进行解析拓展,得到同时具有振幅信息和相位信息的复信号,其中的振幅信息被用于OCT的图像重建.介绍了研制的光纤OCT系统和各驱动单元的同步时序控制,最后给出了人体皮肤和洋葱的OCT高清晰层析图.

针对虹膜纹理的幅度和相位信息特征,利用二维Gabor滤波器族可以很好地模拟皮层简单细胞的二维感受野轮廓,能够最大限度的提供图像局部方向和频率信息的特点,提出一种基于二维Gabor函数族对虹膜图像进行子块分解滤波的改进编码算法.实验结果表明,该方法能有效的提取虹膜纹理特征,从而达到虹膜识别的目的.

根据傅里叶成像理论,分析了光学合成孔径系统成像原理,指出光瞳函数的离散化,提高了光学合成孔径成像系统的分辨本领,但降低了系统传函中频性能,并使系统在信息获取时具有方向选择性.运用遗传算法对光瞳构形进行优化,光瞳优化后,四孔径系统的优化参数从310.8降到13.7,减小了23倍.在合成孔径成像系统单个子孔径存在像差的情况下,Piston误差对系统的影响最大,其次是离焦误差、倾斜误差、球差、彗差和像散,对于四孔径系统,Piston误差对系统的影响几乎是离焦误差的2倍,像散的4倍.系统曝光时间与填充比的平方或立方成反比.

提出基于人工神经网络进行航天光学遥感器信噪比评价的方法,首先对航天遥感图像进行分析,从图像中将与景物结构和噪声有关的特征向量分别提取出来,作为ANN的输入.网络通过对大量信噪比已知的图像样本训练后,可完成对航天光学遥感器传输下来的任意一幅地面景物图像进行系统的信噪比测试,从而避免了采用特定景物目标进行测量中的诸多弊端,测量平均误差低于10%.

考虑厚胶曝光过程中非线性因素的影响及其显影特点,用一套随抗蚀剂厚度发生变化的曝光参数改进的Dill曝光模型,仿真厚层抗蚀剂光刻过程,并比较新曝光模型与原有Dill模型模拟的结果差异.模拟显示,用新曝光模型获得的厚抗蚀剂显影轮廓与实验结果吻合较好;并对厚胶光刻成像机理进行了讨论.通过分析正性厚层抗蚀剂AZ4562的显影轮廓,给出其显影线宽及边墙陡度随显影时间的变化规律,提出应以获得最大边墙陡度作为优化显影时间的思想.对厚度5μm和15μm的抗蚀剂,经计算,可获得良好的抗蚀剂浮雕轮廓的优化显影时间分别为98s和208s.

提出了实现光束曝光区温度分布均匀化的方法.该方法主要是充分利用二元光学法和液晶空间光调制的各自优点,并按照设计系统的要求,最大程度避免二元光学法使用不灵活而液晶空间光调制激光能量利用率不高的缺点,实现温度分布均匀化系统优化.为研究该方法的可行性,首先通过遗传算法设计一个16台阶的二元光学整形器件;针对二元光学只能应用于特定条件下的缺点,再引入液晶空间光调制方法,该方法可以对入射光束进行实时、可调控的整形,实现对曝光区温度分布进行实时控制.理论分析和仿真结果都表明,两种方法按照实际需要进行选择,可以有效地实现光束曝光区温度分布均匀化.

利用双柱面光栅的成像原理,自由立体投影系统将具有视差的画面分别成像于不同的空间区域,在成像区域形成一系列立体图像窗口,构成多视点自由立体成像.在我们设计的自由立体投影系统中,采用了四台高分辨率投影机,通过对1.5m (60英寸) 双柱面投影屏幕的设计,形成了主成像窗口与副成像窗口有机拼接的宽视角( ±30°) 立体投影系统.经过模拟分析在不同参数条件下投影系统的空间光照度分布情况,直观地验证了上述投影系统的成像理论.

简要介绍了反坦克导弹红外测角仪的信息处理系统组成原理,讨论了红外测角仪抗红外干扰的信息处理方法,导弹目标信号的确定要通过真假红外信号的模式识别和航迹判别处理等才能最终确定,同时对由于大气红外衰减造成的红外信号闪烁以及其它干扰造成的导弹目标丢失情况,设计了信号数据溢出处理模块.这些信息处理方法使红外测角仪的抗红外干扰能力明显提高.试验表明,当坦克目标上有一个探照灯时,红外测角仪能正常工作,当横向偏离坦克目标或弹道10m以外有2个红外干扰时,红外测角仪也能正常工作.

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法.引进三维信息已知的标准阶梯块作为激光面约束的标定块;由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标;利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量.实践中检测系统测量精度可达到0.05mm.

针对目前自由空间量子密钥分发(QKD) 中的信号同步这一难点问题,提出一种采用外置光信号来解决信号同步问题的方案--光同步方案.在发送端利用声光调制器将外置激光器的连续激光分割成周期光脉冲序列,并作为同步光信号发送给接收端.接收端采用光电倍增管接收同步光脉冲信号,生成一个与发送端严格同步的信号,以此作为接收端的时基标准来进行单光子计数.采用高频的内部时钟信号来"监视"接收到的同步信号,从而提高计数准确性.该方案具有长距离性、无线性、低复杂度等特点,已成功应用于一个基于B92协议的自由空间QKD系统中.

提出一种可用于管道安全维护的全光纤监测定位系统.系统以多个熔锥型光纤耦合器构造的双Sagnac干涉光路监测扰动信号,利用其复用段上对同一个扰动信号产生两组不同响应的特点消除监测结果的不确定性,将两组信号同时进行差分放大、快速傅里叶变换,在此基础上采用Daubechies3小波去噪的分析方法,解决扰动源特性限制问题,得到表征其位置的频响曲线.在47.401km的环路复用段上施加模拟油气管道所受到的人为侵扰,系统正确确定了这一常见随机扰动源的位置,平均误差小于100m,表明该系统能够对较长距离的管道设施进行实时监测定位.

本文主要对具有稀疏波长变换的WDM全光网的阻塞率进行分析,首先提出一种模型分析了无波长变换器的L跳路径端到端阻塞率,接着对部分波长变换器的L跳路径的阻塞率进行求解,随后分析了全网的平均阻塞率.研究得到的主要结论是,波长变换器使用的有效性取决于网络的连接度.

本文提出一种新型双向可调2(2的OXC结构,采用可调光纤布喇格光栅和环行器构成.由2×2基本结构能方便地扩充到N(N的B-OXC.此结构具有插入损耗较小、结构简单、体积小、价格便宜等优点,在未来的全光网络中具有广泛的应用前景.

为了解决视频序列点匹配过程中的实时性和误匹配问题,本文提出了一种基于特征光流技术的快速角点匹配方法.该方法通过多分辨率策略,求出特征光流场概略运动矢量,然后依据匹配准则做相应特征点匹配处理,得到的精确运动矢量用作下一步的光流场计算.这样,既消除了误匹配点,又克服了光流计算的迭代负担.实验结果表明,算法正确匹配率达到98%以上,平均处理帧率24,能够满足系统实时性要求.

从离散直观角度分析了由匀速旋转运动引起图像模糊的机理,通过Z变换方法,建立了由匀速旋转运动引起图像模糊的退化模型和恢复模型,并给出了快速算法.将运动模型扩展到任意形式的匀速运动,并给出了数学模型.通过计算机仿真实验,验证了算法的正确性、有效性和快速性.本文推导的是理想模型,没有考虑噪声的影响.

提出一种新的基于二维连续小波变换的图像边缘检测方法.算法充分利用连续小波变换探测信号奇异性的能力和小波的多分辨率特性.对图像进行二维连续小波变换后,直接对各个分解层的正的小波系数或负的小波系数利用阈值法初步确定图像的边缘点,然后利用"投票选举法"综合各个尺度的边缘信息.这种方法不需要进行边缘点连接,可以直接得到光滑连续的边缘.实验结果表明,新方法能够准确探测图像中目标的整体轮廓和细节信息,在性能上优于传统的两种边缘检测算子.

提出利用复制技术对高通滤波后的功率谱复制多份以获得高效的联合变换相关.平方律探测器CCD将功率谱输入计算机,经相减运算和Butter-worth高通滤波后,将其复制成N份,成阵列形式呈现在空间光调制器上,经光学傅里叶变换得到信号相叠加的高效相关输出.计算机模拟和光学实验结果表明,这种高效相关器能够抑制相关面上的中央零级项,增强、锐化一级相关峰,信噪比提高了4倍多,N份功率谱阵列对应的输出峰值强度约是单份功率谱对应强度的N倍.