针对远程目标异地作用的特性以及异地时间测量对时间统一标准的严格要求，提出了一种基于GPS 的高精度异地目标光信号时间测量系统。该系统将GPS 授时与本地温补晶振时钟结合起来，利用GPS 授时秒脉冲1 pps进行时间同步，由本地时钟结合GPS 的标准时间测量出飞行目标启动和停止的精确时间及时间间隔；同时设计了高精度的授时方案，对GPS 秒脉冲进行监控和补偿，有效提高了系统的可靠性。实验表明，该系统测量在400 s内所产生的累积测量误差小于300 μs，等效精度达到7.5×10-7。

针对单模态生物特征识别的局限性，提出融合手背静脉、虹膜和指纹三种生物特征实现身份识别。首先分别对手背静脉图像、虹膜图像和指纹图像进行独立的图像预处理、特征提取和特征匹配，输出各自的匹配分数。分析匹配分数归一化对识别性能的影响，采用Tanh 归一化方法对三种生物特征的匹配分数进行归一化处理，最后利用加权求和法则实现匹配分数的融合，利用最小距离分类器实现身份识别。实验结果表明，融合识别算法的等错率为0.009%，当错误接受率接近0 时，对应的错误拒绝率仅为0.2%。

手指的脱皮老化以及活体指纹传感器带来的图像误差易影响指纹图像的成像质量。为此，针对低质量指纹图像中存在的纹线断裂、脊谷粘连以及手指脱皮造成的区域性模糊等问题，提出了一种基于指纹图像场能分析的指纹图像增强算法。算法分析和计算了指纹图像的强度场、梯度场、方向场和频率场，并在分析图像本身特点的基础上结合各场能具体信息以及Gabor 滤波原理对指纹图像进行逐步的增强处理。实践表明，整套算法对低质量指纹图像增强效果良好，能大幅度提高指纹图像质量。

将化学抛光工艺用于大口径连续位相板(CPP)的制造中，介绍了作为加工基础的Marangoni 效应和化学抛光去除函数。在此基础上，结合CPP 元件的面形特征，设计了小口径化学磨头。通过工艺实验讨论了刻蚀溶液中不同浓度NH4F 添加量对刻蚀速率的影响，实验结果表明，NH4F 添加量为10%~13%时可以获得最高的刻蚀速率。通过实验测算了温度波动在±1 ℃时，刻蚀速率的相对误差为7.8%。根据相关工艺参数设计了工艺流程，并针对不同面形特征的CPP 元件进行了实际的加工，得到了与设计结果相符合的制造结果。

针对智能视频监控场合对视频运动目标定位的需求，本文提出了一种基于非参数核密度估计的视频运动目标空域定位技术。该技术先对代表视频运动目标的前景样本点进行非参数核密度估计，选择具有最高密度指标的样本点为第一个目标中心，然后通过修正样本点的密度估计值，逐步实现对视频运动目标的空域定位。本文的方法是减法聚类视频运动目标定位技术的进一步推广。推广后的定位方法，可根据具体的目标定位场合，灵活选择核函数对样本点进行核密度估计。实验表明，本文方法具有良好定位效果，同时，在样本点的密度估计上更具灵活性。

应用空间卷积的方法对CCD 航测相机成像系统的光学成像过程和CCD 积分采样成像过程进行了分析。提出通过改变地面分辨力(GRD)与像元分辨力(GSD)的比值(Kell 系数)来提高图像分辨力的方法。对Kell 系数取不同值时的标靶成像过程进行仿真，提出以比较CCD 上影像一个周期内的平均调制度为评判标准的方法，对CCD 航测相机的成像质量进行评价。结果表明，当Kell 系数取2.8 时，便可以分辨出地面标靶的特征。

为进一步提高多光谱图像水质反演的精度，提出了一种基于GA 优选参数的SVR 水质参数遥感反演模型。该模型利用高分辨率多光谱遥感SPOT-5 数据和水质实地监测数据，采用CV 估计模型推广误差并使用GA 优选SVR 模型参数，实现了模型参数的自动全局优选，在训练好的SVR 模型基础之上对水质进行反演。以渭河陕西段为例进行实证研究，实验结果表明，本文提出的水质反演模型较常规的线性回归模有更高的反演精度，为内陆河流环境遥感监测提供了一种新方法。

针对电力工业向高电压、大容量的输配电电网发展的需求，提出了一种新型的光学高压电压互感器。该方法是根据保偏光纤模间干涉原理，采用石英晶体的逆压电效应的方法。该光学电压互感器的工作原理是在圆柱形石英晶体上施加交流电压使其产生压电形变，使缠绕在圆柱表面的椭圆芯双模光纤中的LP01 和LP11 模的相位差发生变化，最终得到被测电压。根据群模态折射率差与归一化频率的关系，对光纤的参数进行了研究。通过实验对该互感器的设计进行了可行性研究。实验结果表明，本案具有较好的精度和线性度，为光学电压互感器的研究提供了理论基础。

本文提出了一种基于拉普拉斯滤波的形态相关器(LBMC)，用来改进传统光学形态相关器的性能。与形态相关器不同，在执行最后的傅里叶变换之前，LBMC 还须对传统形态相关器的联合功率谱做拉普拉斯能谱强度滤波处理。计算机模拟测试结果表明，与线性相关和形态相关器相比，LBMC 能够产生强而尖锐的相关信号，具有更强的识别能力。当输入图像受椒盐噪声影响时，LBMC 保持了高且稳定的自相关-互相关比和峰噪比，从而表现出更强的鲁棒性。尽管当乘法照明因子大于1 时，LBMC 丧失了传统MC 的照明不变识别能力，但其保证相当高的识别度。

EDFA 系统中要求VOA 在光衰减1 dB 时光功率对控制电压的曲线斜率小于1 dB/V，绝大部分VOA 均不能满足此项要求。改变放大增益的传统方法是采用输出反馈分级控制运放增益，但不足之处是增益曲线存在不连续点。我们采用纯模拟非线性电路巧妙地实现了这个要求，很好地降低了在特定点增益曲线的坡度，衰减曲线除在1 dB 附近变为平坦外，其余均保持了原来的数值，并且曲线无任何不连续点。文中进行了理论分析，并用CadenceOrcad Pspice 软件对电路进行了仿真和分析，求出了零坡度(曲线导数为零)所需要的条件。同时分析了同一型号JFET 和MATT VOA 的离散性，和温度变化带来的影响。采用此项技术，电路所占空间极小，成本较低，成功地做出了符合要求的8 个VOA 样品，并列出了各种电的和光的测试结果。

采用SPDT 方法加工获得的KDP 晶体表面所残留的小尺度波纹对其激光损伤阈值有着重要影响。利用时域有限差分方法(FDTD)研究了KDP 晶体已加工表面存在的小尺度波纹对晶体内部近场光强分布的影响。通过对数值模拟结果的分析发现：表面残留的小尺度波纹，会使晶体内部的衍射场发生畸变，导致晶体内部光强沿横向和纵向呈现周期性的强弱分布；当小尺度波纹周期小于0.7 μm 时，其对晶体内部光强的调制作用很小，此时光强以倏逝波的形式在波纹附近产生调制；1.064 μm 时相对光强达到最大值；3 μm 后基本保持不变，相对光强随着小尺度波纹幅值的增加基本成线性增长，不同周期时增长幅度不同。

针对星敏感器往小型化、高精度、大视场、多参数、高可靠性方向发展的趋势，将颜色温度作为星敏感器姿态辅助判别依据已经成为相关研究内容。因此，本文以星模拟器为应用背景，以模拟恒星星体色温为目标，主要讨论了恒星与色温的相关定义，将实现在较宽范围的色温可调而且稳定可靠作为主要研究内容。为了实现这一目标，本文在分析了色度学、光度学相关知识的基础之上，改进了颜色相加的计算方法，搭建了以TMS320F2812数字信号控制器和积分球为核心的实验平台。实验结果表明：利用该方法可以实现从2 600~10 000 K 范围内色温的连续可调；在外界环境温度相同的条件下能够保证色温的稳定性和一致性；指出了环境温度是影响色温稳定性的重要原因。

针对备受国际通信行业关注的接入网成本压缩问题，本文研究了ToF 系统中4 倍频产生0.1 THz 光载太赫兹信号的新方法，并对该方案进行了详细的特性分析。本文提出的太赫兹波产生方法，既满足超宽带，又满足系统稳定性，最大程度降低了成本。该方法根据马赫曾德尔调制器的响应函数，采用数学理论推导和仿真实验相结合的方法，提出了干扰信号抑制比的重要参数，阐明了串联后的调制器输出信号的倍频原理和模拟实验结果分析。结果表明，在如下参数区间内ΔΦ(87°, 93°)∪(267°, 273°)、DCbias(1.31 V, 1.68 V)，系统可以保证产生性能良好的4 倍频信号，为器件的研究提供可靠依据。

为了在光纤陀螺等关键器件中使用超细径保偏光纤取代常用的普通直径保偏光纤，需要对其偏振轴的确定方法进行改进和优化。首先，使用光线追迹法对图像侧面成像对轴法在几种条件下的理论图像进行计算机仿真，并对仿真结果较好的两种情形进行实验验证；然后，对实验数据曲线进行傅里叶展开以抑制随机干扰，将结果较好的三亮纹方法改进为三亮纹四点特征法，并对该方法进行实验验证；最后，测定使用三亮纹四点特征法得到的重复精度。实验结果表明，该方法大大提高了超细径保偏光纤偏振轴定轴过程中的抗干扰能力，重复精度达到1.6°，达到了普通直径保偏光纤的偏振轴定轴精度，满足实际应用要求。

针对光纤法布里-珀罗可调滤波器的驱动电压与其透射波长呈非线性关系，本文提出了基于BP 神经网络的校正方法。该方法使用驱动电压做为神经网络的输入，输出得到经校正的透射波长，并用线性拟合和二次曲线拟合的校正方法与之对比。在一组驱动电压下，三种方法得到的透射波长与光纤传感分析仪Si720 读出的标准值相比，使用BP 神经网络校正得到的透射波长平均误差为0.11 nm，最大误差为0.19 nm，比其他两种方法的平均误差分别降低了80.6%和19.7%，最大误差分别降低了83.8%和26.6%。

本质矩阵五点算法是实现三维测量中双视图相对定向的常见方法，在其计算过程中常常采用多项式求解技术，从而引发了解的多异性。为了确定正确解，提出了五点算法的两种改进实现形式，用于消除多异解。它首先用点在相机前的约束排除非物理可实现解，然后在剩余的可能解中分别计算当前双视图中所有公共点的Sampson距离或反投影残差之和，最小值对应的相机参数即为正确的定向参数值。仿真和真实实验均证明了两种策略的可行性和正确性，且基于Sampson 的方法较基于反投影的方法速度快。

颜色直方图对噪声和部分遮挡不敏感，当背景颜色与目标颜色相近时，会影响跟踪效果。本文提出一种有效的基于多线索融合的序贯蒙特卡罗图像序列跟踪方法，采用颜色直方图和边缘直方图与序贯蒙特卡罗算法结合起来进行视频跟踪。颜色直方图和边缘直方图一起构建目标观测似然函数。在序贯蒙特卡罗方法的框架下，采用观测模型函数获取图像序列中目标位置的后验概率分布。实验结果表明，结合图像颜色与边缘特征，在序贯蒙特卡罗的框架下可以取得更为有效和稳健的跟踪效果。

结合高斯光束电场分布和平面波分析方法，推导了高斯光束照射下零差测振系统光电信号的解析表达式，分析了由高斯光束引起的相对测量误差。分别讨论了探测器与光传输轴线的距离、探测器与光腰的距离、振动位移、光腰半径与测量误差的关系。并对特定参数的零差测振系统进行了数值仿真，仿真结果与理论分析吻合。结果表明：振动位移和光腰半径与测量误差的关系比较复杂，测量误差随振动位移增加而增大的同时呈周期性波动；光腰半径与测量误差的关系曲线出现一零值点和一极大值点。为高精度激光测量误差分析提供了理论依据。

窄线宽光纤激光器的线宽作为相干光学系统的重要参数需要进行准确的测定，延时自外差法(DSHI)是测量窄线宽比较理想的方法。本文讨论了DSHI 测量线宽的基本原理，根据DSHI 的功率谱表达式，利用MATLAB 程序对不同光纤延迟线长度条件下的DSHI 功率谱进行了仿真，并分析和讨论了光纤延迟线长度对线宽测量结果的影响。建立了1 550 nm 波长的DSHI 线宽测量系统，对IPG 公司的光纤激光器线宽进行了测量。该系统用示波器代替频谱仪，并采用FFT 软件算法对示波器获取的光电流信号进行分析，测得该激光器的线宽约为16 kHz，在理想的精度范围内。

高精度非接触式位移传感器有着广泛的应用。本文讨论其中一种采用光学方法实现非接触测量的光谱共焦位移传感器，阐述该传感器的工作原理，给出了该系统的设计方法和评价方法。最后基于光学设计软件CODE V的宏语言和数学软件MATLAB 设计出了一个测量范围为0~1.173 mm 的光谱共焦位移传感器物镜。该物镜采用一个单透镜和双胶合透镜组合的结构，在工作波长范围内，各个单波长对应最大的RMS 半径为2.8 μm，其测量精度优于5 μm，波长离焦量和波长之间线性度通过线性回归拟合得出判定系数为0.985 9，测量的线性度优异。

结合计算全息技术，提出一种新颖的抗几何攻击的鲁棒零水印算法。零水印构造过程中，先对小波变换后的宿主图像的低频子带进行分块，然后对每个分块进行奇异值分解并量化它们的最大奇异值，最后用得到的量化矩阵与全息水印构造零水印，并在IPR 数据库注册获得版权保护。检测过程中，先用基于Zernike 矩和不变质心的改进图像校正算法对几何失真图像进行校准，然后用校正后的图像进行水印检测。与传统的零水印算法及数字全息水印算法相比，本文算法具有更好的抗几何攻击性能。实验表明，该算法能有效地抵抗旋转、缩放、平移、翻转和旋转-缩放组合等几何攻击，同时对滤波、加噪声、JPEG 压缩、图像模糊、裁剪和对比度增强等常规攻击也有很强的鲁棒性。

根据偏振参量图像之间存在的信息冗余性和互补性，提出了一种基于人眼视觉特性的偏振图像融合方法。该方法首先对线偏振度图像和偏振角图像进行基于能量特征的融合，得到偏振特征图像；然后，利用五株采样提升小波变换实现偏振特征图像和合成强度图像的融合；最后，根据人眼对局部对比度敏感的特点，采用偏振度图像对融合结果进行对比度增强处理。实验结果表明，融合后的图像不仅突出了场景的偏振信息，而且包含了丰富的强度信息，目标与背景的对比度也得到了显著增强。

本文提出以对象上的共面圆为基础估算对象位姿，实施增强现实图像注册的方法。假设相机内参数已标定，文章从绝对二次曲线与平面圆有公共虚交点出发，通过计算消隐线方程、确定圆心位置、获取坐标轴方向等步骤分别估算对象位姿的旋转分量和平移分量，从而最终估算出对象位姿。该算法所需预知的条件少、计算代价小，因而在工业环境中更易实现。综合数据仿真与真实对象测量验证了本文算法的正确性以及在噪声和遮挡情形下的鲁棒性。

稀疏孔径成像系统的图像复原是稀疏孔径成像技术的一个关键环节。利用基于离焦的位相相异方法对同时存在子镜活塞误差和倾斜误差的Golay3 结构类型稀疏孔径系统产生的退化图像进行复原研究，并采用改进的自适应遗传算法进行数值求解，同时对高斯噪声污染的图像进行复原。仿真实验结果表明，利用位相相异方法，对存在子镜配准误差的Golay3 结构类型稀疏孔径系统进行图像复原，能取得非常好的效果，同时能够反演出较为精确的系统像差。

评估图像匹配算法的优劣很难用“好”或“不好”来界定，评估结果往往存在一定的模糊性，因此，可以利用模糊理论中的综合评判方法对图像匹配算法的性能进行评估，指明评估结果隶属于某个评语的程度，得出更加科学的评估结论。本文结合多种图像匹配算法性能评估指标重点说明了模糊综合评判模型的建立过程及权重的确定方法，经过评估实验，对灰度相关匹配算法和相位相关匹配算法两类算法进行性能评估，得出了比单一指标评估体系更好的评估结果，验证了评估模型的实用性和有效性。

指纹增强是指纹识别预处理算法中的关键环节，对算法识别率起到关键的作用。本文提出了一种基于曲波域的指纹增强算法，将指纹图像在曲波域中分解为粗尺度系数和细尺度系数，并分别利用方向滤波器和软阈值函数进行增强和去噪。在曲波域中，利用方向滤波器对粗尺度系数进行增强，同时利用软阈值函数对细尺度系数进行去噪，这使它与传统的基于空域和基于频域的增强方法有本质的区别。在FVC2004 指纹数据库上的实验结果表明，对于低质量的指纹图像，该算法比传统算法具有更好的增强和去噪效果，并且执行时间也更短。