针对实际应用中由于光纤电流互感器 λ/4波片误差容限较小导致标度因数不稳定的问题，提出了一种标度因数补偿的新方法，该补偿方法大大提高了波片的误差容限，从而有效地提高了光纤电流互感器的标度因数稳定性。通过理论分析，给出了 λ/4波片的理论模型，分析了要得到 0.2%及 0.01%的标度因数精度所要求的波片的对轴角度误差和相位延迟误差容限。应用峰值分割法对波片误差容限进行了补偿，结果表明，同补偿前的数据相比，当标度因数精度分别为 0.2%和0.01%时，补偿后的对轴角度误差和相位延迟误差容限分别提高了约 4.7倍和11倍，因此对于这两个不同的精度，光纤电流互感器的标度因数稳定性也同时分别提高了约 4.7倍和 11倍。并且从数值上可以看出，所需的标度因数精度越高，补偿效果越明显。通过应用峰值分割法进行补偿，有效地减少了光纤电流互感器的标度因数不稳定性带来的测量精度误差。

通过研究非对称失真立体图像人眼视觉感知特性，提出了一种基于小波图像融合的非对称失真立体图像质量客观评价方法。首先，采用固定尺寸块匹配方法得到原始立体图像块视差值，接着，根据该视差值的大小，同时结合非对称失真立体图像视觉感知特性，对匹配块进行小波融合得到原始融合图像和失真融合图像。最后，通过计算原始融合图像和失真融合图像之间的方向投影变化距离来度量立体图像的失真程度。实验结果表明该模型与各类非对称失真立体图像的主观评价值具有较好的一致性，尤其在评价交叉失真立体图像时取得了较好的评价效果。

针对显微图像固点噪声的特点和技术要求，本文提出类高斯模型和相应的固点噪声检测方法。首先，利用显微图像序列的时间相关性，计算类高斯模型中图像序列相同位置像素彩色分量的均值和方差；然后，根据彩色分量均值图像用最大类间方差法计算彩色分量的自适应阈值，用均分法计算彩色分量方差的自适应阈值；再者，根据阈值对图像序列中的每个像素进行判定，由此获取潜在固点噪声；最后，通过连续迭代确定最终的固点噪声及其相应位置。实验结果表明，在不同背景与对象亮度基础上，该方法能稳定地检测出图像序列中的固点噪声。

高峰均比是 OFDM通信系统的主要缺点之一，光 OFDM通信系统也存在同样的问题。本文将联合 Hadamard变换和限幅 (Clipping)方法抑制峰均功率比算法成功应用到直接检测的光正交频分复用光纤传输实验平台，重点研究了算法对系统误码性能的影响。实验中产生的 2.5 Gb/s QPSK OFDM光信号在标准单模光纤中传输 100 km。实验结果表明：与原始的光传输通信系统相比，采用所提出的联合抑制 OFDM信号峰均比算法能减下 PAPR 3.2 dB，同时系统中接收机灵敏度提高 3 dB左右。

针对双边滤波去噪时将像素亮度差别大的噪声边界当成图像边缘保留的问题，提出了双边张量滤波算法，该算法在双边滤波的基础上，利用图像的局部结构各向异性程度和像素亮度相似度，自适应地构造图像结构保留函数，将该函数取代双边滤波的边缘保留项，使滤波器在边缘区域沿着平行于局部结构的方向滤波而在平缓区域近似退化为各项同性滤波，保护图像结构信息的同时抑制了噪声。实验结果表明：该算法明显改进了滤波图像质量，且具有更强的保护图像边缘细节的能力。

提出一种基于粒子群优化的多小波图像降噪方法。该方法首先根据图像降噪的特点，采用粒子群算法优化 CL多小波的前置滤波器 , 实现了图像多小波变换的自适应预滤波；接着对一幅含噪声图像进行多小波分解，根据多小波分解后的能量分布特性，对小波系数进行阈值处理；后经多小波反变换，得到重构图像。实验表明，本文方法的客观性能 (PSNR)和主观效果均优于传统小波去噪方法，同中值滤波和维纳滤波相比也有绝对优势。

研究了一种全屏体三维显示系统。以数字微镜器件 (DMD)作为空间光调制器 (SLM)，将三维模型的螺旋切片序列投射到高速旋转的螺旋屏上，由于视觉暂留效应，切片序列便被人眼感知为 360度可环视的三维立体图像。重点分析了基于全屏的成像空间的性能，研究了基于增强型体心立方 (EBCC)采样算法的体素化策略。实验结果表明，增强型 BCC采样算法较基于笛卡尔栅格的采样算法减少了 30%的体素量，同时避免了体素模型出现空洞；基于全屏的体三维空间超过原来半屏体三维显示系统的 4倍，生成的图像亮度均匀；在 400 mm×300 mm×250 mm的长方体形成像空间内显示的立体图像，可从 360°范围内任意视点裸眼观看。

根据傅里叶光学原理，研究了二维 Thue-Morse准周期光子晶体结构的格点形状对其远场衍射特性的影响。通过对二维 Thue-Morse准周期光子晶体远场衍射图案的分析表明，格点形状对低阶结构的衍射光场有明显影响，但不改变高阶结构的衍射光场分布，仅衍射精细结构的光强度有细微差别。为了证实数值模拟的结果，采用电子束刻蚀技术在聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）基底上制作了纳米量级的圆形空气孔和方形空气孔的二维 Thue-Morse型准周期光子晶体，对其远场衍射的光学特性进行了实验观测，实验结果与理论模拟一致。

在超大超薄 KDP晶体紧密装校过程中，由于夹持力与重力作用，导致晶体面形发生形变。本文提出了 KDP晶体全外围夹持方案，并对 KDP晶体垂直状态下的各种受力模型进行应变分析。理论分析结果表明：对称支撑与均匀施力对晶体面形影响较大；当满足对称支撑和均匀施力的情况下，上侧面四个胶钉施力小于 25 N时，能够满足在线物理实验要求。

针对光学全息再现像质较差，本文提出四片式近似全对称傅里叶变换透镜的设计。该设计根据电寻址液晶和 CCD对傅里叶变换透镜的匹配要求确定设计参数。为了缩短总长，系统采用双远距结构 , 并利用 ZEMAX自动设计软件进行优化设计。将设计结果应用于实验，获得了清晰的光学全息再现像。实验结果表明，该设计的各项指标与实验系统相匹配，具有结构简单，像质好，满足较大孔径和视场要求等优点。

泽尼克圆多项式在圆形光瞳的正交性和能够代表经典像差而被广泛应用到波前分析中，用泽尼克圆多项式作为矩形光瞳基底函数，通过推导得到在矩形光瞳上正交的多项式。这个在矩形光瞳上正交的多项式不仅是唯一的，而且也能够表示经典像差，就像泽尼克圆多项式在表示圆形光瞳时具有这样的特性一样。矩形光瞳上正交多项式像泽尼克圆多项式一样即可以用极坐标表示也可以用直角坐标表示。使用正交多项式前 15项在 MATLAB中用最小二乘法拟合窗口干涉数据，从拟合残差的 RMS统计分析的结果来看，能很好描述高质量熔石英材料在窗口方向上的折射率均匀性分布。

对已有边缘直线检测算法无法满足波导器件边缘的高精度检测需要。基于最小二乘的基本思想，提出了一种拟合系数收敛的直线逼近方法。首先分析了拟合系数与样本空间线性相关性的关系并根据拟合系数建立了非随机误差的判断模型；然后在非随机误差有限可分且足够大的假设条件下，证明了总体样本空间存在方差小于总体方差且只与随机误差有关的样本子空间；最后基于残差关系提出直线拟合逼近的新方法。实验结果表明，与传统直线检测方法比较，新算法能精确地检测出受损边缘，角度误差小于 0.01°。新方法具有拟合精度高，抗边缘噪声影响能力强，拟合系数收敛快的特点，达到微电子，光电子封装等领域高精度线性检测的需要。

针对现有激光切割机中焦深和焦斑之间不能兼顾的矛盾，本文提出了改善切割质量的一种新方法。该方法是根据玻璃圆锥体的光学特性提出的针对加工圆周或者圆弧形材料的方法。在激光切割系统中，用一玻璃圆锥代替导光系统和控制光束扫描或工件运动的系统。对玻璃圆锥体的理论分析和模拟研究表明：这种方法解决了焦深和焦斑之间不能兼顾的矛盾；提高了切割质量，使切割面为一严格直面；由于不需要微机控制步进电机带动工作平台或激光输出设备的复杂移动，大大减轻了激光切割机的工作量。

针对基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的光束质量评价问题，利用高斯光束的传输变换理论，建立了评价谱组束激光光束质量的理论模型。通过数值模拟，详细分析了各相关参数对谱组束光束质量的影响，结果表明：在基于微透镜阵的谱组束系统中，离焦量、微透镜焦距及模场半径是影响谱组束激光光束质量的主要因素；阵列宽度对谱组束激光光束质量影响较小，阵列宽度由 0增大至 10 mm过程中，x方向和 y方向的光束质量因子分别保持在 1.225和 1附近，与传统谱组束系统相比，组束激光的光束质量得到明显改善；为了保证 x方向的光束质量因子小于 1.3，必须把离焦量控制在 -0.017~0.017 mm范围内，对于采用大模面积双包层光纤的组束系统，可通过适当增大微透镜阵焦距的办法改善组束激光光束质量。

利用 CCD作为探测接收装置的激光主动探测系统，其突出优势是可以获得直观的 “猫眼”目标视觉效果。通过“猫眼”目标与漫反射目标的回波功率比模型，讨论了激光主动探测的 “猫眼”效应原理。对基于 CCD的激光主动探测系统的关键硬件组成以及系统工作波长的匹配问题进行了分析，在外场 300 m及 2 500 m距离上进行了典型 “猫眼”目标的探测实验。实验结果表明，在一定探测距离上，该激光主动探测系统可将典型 “猫眼”目标从背景中清晰检出，从而验证了该激光主动探测系统的有效性。

本文介绍了傅里叶望远术成像的基本原理，为验证傅里叶望远术成像原理，在实验室中搭建了四光束的傅里叶望远术验证成像系统，对灰度透射式目标进行成像验证，利用 LabVIEW软件完成了实验中相关控制软件、检测软件和信号处理软件程序设计。通过形成不同空间频率的干涉条纹提取目标的频谱值，利用相位闭合技术，消除与图像无关的相位因子，提取目标图像的一维和二维频谱图进行图像重构，得到了目标的重构图像，最后分析了影响成像质量的因素。

受到质量和功耗的限制，某相机焦平面组件热控不能采用传统辐射冷板与主动温度补偿结合的方法。基于相机宽温适应性的特点，提出了降低相机工作温度与大热容焦面电箱结构储热相结合的被动热控方法，通过相机热平衡试验在热真空罐中进行了验证，并结合试验数据探讨了如何通过被动热控方法获取更低 TDI CCD工作温度的问题，给出了优化方案。试验结果表明：高温试验工况下，在相机要求的工作时间内， TDI CCD器件的最高温度为 30℃，比不采取热控措施时降低了 10℃，焦面组件热设计合理，满足工作需要。

提出一种基于贪心 EM算法的 HMRF遥感影像变化检测算法。该算法采取 PCA与差值法相结合的方式来构造差分影像。首先，采用隐马尔可夫随机场（ Hidden Markov Random Field，HMRF）模型描述空间上下文信息，并构造系统能量函数；然后，利用贪心 EM算法克服 EM算法假定混合成分数为已知、迭代结果过分依赖初始值、可能收敛到局部最大点或收敛到参数空间边界的缺点，能够准确学习分布模型结构和参数，发现数据对模型的最佳匹配；最后，通过条件迭代模型（ Iterated Conditional Modes，ICM）优化算法求解能量函数最优解，获取变化区域。实验结果表明，该算法能够更好地保持影像的结构性，有效去除孤立噪声。

天基空间目标监视系统是获取空间目标态势信息的重要手段和未来发展方向，然而仅仅利用星间测量信息进行空间目标轨道确定会产生亏秩现象。在对自主定轨亏秩问题的本质进行探讨的基础上，提出了基于天地基测控信息进行空间目标和监视平台的联合定轨策略，可以较好地解决轨道确定中亏秩问题。本文设计了由四颗高轨监视平台和两个地面测控站构成的天地测控网，仿真实现了该系统对空间目标的定轨功能。仿真实验表明基于联合定轨策略的三类空间目标轨道确定精度可达公里级水平。

利用光子晶体光纤中相向传播的两束激光之间的受激布里渊散射光放大作用原理，通过实验研究了光子晶体光纤中布里渊散射谱和布里渊频移随温度的变化特性，当入射激光在波长为 1 548 nm、温度为 25℃时，光子晶体光纤的受激布里渊散光相对于入射光移频量为 9.795 GHz，布里渊谱线宽度为 19 MHz，频移温度系数为 1.33 ℃/MHz。对高非线性光子晶体光纤和普通单模光纤的布里渊散射谱分别进行了测量和讨论，结果表明：光子晶体光纤比普通单模光纤具有更窄的布里渊散射线宽和更强的温敏效应，可望成为分布式光纤布里渊传感器的新型光纤传感元件。

为了实现对大型射电天文望远镜的百米远目标进行测量，建立视觉测量系统对目标检测算法、测量系统的稳定性等进行研究。首先， CCD相机获取百米远处反射靶标的图像信息，采用样条函数对靶标图像进行插值，然后用 Canny算法检测靶标图像的边缘信息；接着，采用椭圆拟合算法检测靶标的位置，从而确定靶标在 CCD像面上坐标。采用一个平面标准靶，对检测算法的有效性进行评价。最后，在室外条件下，研究了白天和晚上的时候对靶标进行检测的稳定性。实验结果表明：靶标检测算法可以达到亚像素的测量精度，百米距离靶标测量的稳定性达到 0.08 pixels，基本满足大型射电天文望远镜百米距离坐标测量的需要，具有较强的抗干扰能力。

利用溶胶 -凝胶法制备了有机 -无机杂化光敏性 SiO2-TiO2材料，在单晶硅基片上旋转涂膜，经前烘、紫外光固化、淋洗、后烘等步骤，在硅片上得到复制有掩模微图案的薄膜。用紫外 -可见光 -近红外分光光度计测试了薄膜的光透过吸收性质，用 Fourier红外光谱仪测试了不同紫外光辐照时间下薄膜的红外振动吸收光谱，用高倍光学显微镜和扫描电子显微镜 (SEM)观察制备得到的薄膜微图案。结果表明：薄膜在紫外可见光区域的光透过率约为 90%，紫外光照能促使不同的官能团间发生缩聚反应， 80℃前烘温度处理以及 15 min左右的紫外光辐照能够得到清晰、精确的薄膜微图案。

分别建立了旋转平面与球面夹具配置下的薄膜膜厚均匀性理论计算模型，对 3.6 m大口径镀膜机下直径为 2.6 m基板的膜厚均匀性进行了研究。为了改善膜厚均匀性，分别采用两个蒸发源和三个蒸发源进行蒸镀。薄膜的膜厚不均匀性通过理论计算模型进行优化计算得到。对于两个蒸发源，分别得到了两旋转夹具配置下的最优几何配置，对应的膜厚不均匀性最小值分别为 7.62%和 5.58%。对于三个蒸发源，也分别得到了两旋转夹具配置下的最优几何配置，对应的膜厚不均匀性最小值分别为 5.79%和 3.48%。结果表明：采用三个蒸发源能更好的改善膜厚分布，而且旋转球面夹具配置下得到的膜厚均匀性整体上较好。

红外图像存在信噪比低、对比度差的问题，在目标辐射强度低、距离远以及恶劣天气状况下尤为严重。为了提高图像信噪比，提出一种红外图像中的自适应维纳滤波噪声抑制算法。算法突破了维纳滤波要求未退化图像和噪声功率谱已知的技术瓶颈，基于 Canny边缘检测算子构建了平滑区域噪声方差的邻域估计准则，实现了红外图像噪声的自适应抑制。实验表明：该算法能根据噪声水平自适应调整滤波参数，抑制噪声的同时有效保持了边缘细节信息，适用于红外实时成像系统。

提出了一种基于平稳小波变换的多聚焦图像融合算法。首先对待融合图像进行平稳小波分解，得到图像尺寸相同的低频分量和高频分量，然后对低频分量使用拉普拉斯能量进行清晰度判断，对于高频分量，则先计算其各个尺度，不同方向高频分量的绝对值和，进而通过能量特征判断其清晰度，最后通过比较低频分量和高频分量清晰度决策图的相同和相异性得到融合图像。计算机仿真实验表明，本文算法得到的融合图像清晰度较好，熵、平均梯度、空间频率和互信息等客观评价指标值高于平均法和传统基于小波变换的图像融合算法，互信息量比文献[3]中的方法提高了约 2.4倍，是一种有效的多聚焦图像融合算法。

提出了一种基于帧内预测模式调制的 H.264/AVC视频信息改进隐藏算法。选择参考像素亮度值接近的帧内 4×4块，通过对预测模式值进行调制以实现隐秘信息的嵌入，而预测模式调制过程是将最优预测模式变为满足嵌入条件的具有率失真开销最小的预测模式，以尽量减小预测模式的改变对视频客观质量的影响。信息的提取过程不需要原始载体视频，也不需要完全解码，只需对视频流中的预测模式进行解码即可。实验结果表明，该算法能很好地保持视频的感知质量，并且对视频流的比特率影响很小。