采用拦截式方法测量激光来袭方向比较容易，如采用四象限探测器，但非拦截式的测量目前国内外并无先例。本文给出一种无配准立体视觉方法：两个摄像头从各自的图像中独立采点，独立计算，最后进行数据融合,以确定激光来袭方向。采点的过程分别从上下两个方向逐行进行，遇到激光束的像点立即停止，因此不需要扫瞄整幅图像。将这种方法用于非拦截式激光探测中，不仅可以确定激光的来袭方向，也可以满足实时性的要求。

针对现有集束调整方法收敛速度慢的缺点，本文提出了一种准线性集束调整方法。该方法将求代数距离最小值代替求几何距离最小值，然后交替地将投影矩阵和射影空间点两个量中的一个保持不变，线性地求取另一个量。该方法的优点是所有的图像都平等地看待，并从理论上证明了该方法能够收敛到全局最小值。实验结果表明，本文提出的集束调整方法具有收敛速度快、运算量小等优点。

针对条纹管相机获取的条纹图像，提出一种将混合蛙跳算法和非完全Beta 函数结合的自适应增强方法。利用混合蛙跳算法中局部信息交换和全局信息交换的寻优机制，增加寻优稳定性和加快收敛度。通过混合蛙跳优化算法自动搜索最佳灰度变换参数，从而得到一条最佳灰度变换曲线，实现对条纹图像增强处理。实验证明该算法能降低条纹图像中背景对目标的影响，且较好保留了图像中细节部分信息，在视觉上优于传统的增强方法。

对过曝光条件下的星象聚心进行了研究，提出一种基于空间曲面边缘区域信息的不完全高斯拟合算法。算法首先检测过曝光星点区域确定各行(列)参加曲线拟合的像素点，再结合高斯空间曲面模型进行边缘拟合得出初步定位结果，最后以与过曝光区域尺度有关的权重对各行(列)计算结果进行综合处理进而得出最终结果。仿真试验表明，算法具有较高的可靠性和抗干扰，能够较好的解决包括过曝光条件下的星点定位问题。

为处理4f 相干光图像处理系统中存在的随机噪声和低频相干噪声，提出一种基于多谱点图像融合的相干光图像处理系统降噪方法。先利用空间光调制器的点阵结构带来的图像复制功能，在同一次试验中获取多个谱点图像，其中各图像包含有相同的图像信息和同分布规律但不同数值形式的噪声信息。再使用图像融合技术将这些图像合并，用类似于时域累积平均的方式淡化随机噪声和相干噪声。理论分析和物理实验表明，该方法既能处理随机噪声，又能有效处理低频段的相干噪声，并且对图像信息几乎没有损失。

针对传统的像素级融合方法对高分辨力影像融合存在较大光谱扭曲的问题，在分析了Geoeye-1 传感器光谱响应特性的基础上，提出了一种适合Geoeye-1 全色与多光谱影像融合的高保真方法。本文所提的方法的改进之处主要体现在两个方面：低空间分辨力全色影像的构建方式和空间细节信息注入系数的选取。利用澳大利亚霍巴特地区的Geoeye-1 全色和多光谱影像进行了试验研究，从主观评价和定量分析综合评价了新方法与传统的影像融合方法的融合效果，结果表明新方法在光谱信息损失最少的情况下，较大地提高了影像的空间分辨力，与其他方法相比具有更好的综合性能。

：针对传统Canny 算法阈值选择困难的问题，本文提出一种基于最大类间方差法的自适应同步搜索高低阈值的方法。该方法首先根据梯度直方图信息将对应的像素分为三类；其次基于改进的Otsu 算法定义评价函数，该评价函数描述了类间方差；最后依次搜索评价函数的一个最大值，自动获取Canny 算子的高低阈值。该方法不需要人为设定任何参数。与传统Canny 算法、直接Otsu 算法的结果比较表明，本文方法对不同的图像都能较好地提取真实边缘，特别是在低对比度图像的边缘提取上，此方法更具有优势。

通过分析眼睛状态可以有效地判定出飞行员的疲劳状态。本文提出一种眼睛状态识别的新方法，该方法利用径向对称和圆形霍夫变换相结合识别眼睛状态。根据在睁眼状态下眼睛虹膜呈现径向对称特性，初步判定眼睛状态。对于不能仅用径向对称变换确定眼睛状态的图像，结合径向对称变换定位虹膜中心和圆形霍夫变换定位虹膜中心和半径的方法对眼睛状态进一步识别。将该方法应用于疲劳飞行视频处理，实验结果表明，此方法对睁眼和闭眼识别的平均准确率为94.9%，能满足飞行员疲劳监控的应用要求。

本文提出了一种基于子模式的加权邻域极大边界准则的人脸识别算法。该方法首先在训练过程中对人脸图像进行子块划分，采用邻接点的类信息自适应地计算每块的权重以提高人脸在姿态、表情以及光照等变化下的鲁棒性。其次，对每块图像采用加权邻域极大边界准则进行特征提取，该准则充分利用了数据的类信息，选择数据的邻域点最优重构系数用在目标函数中，保留了数据的局部几何结构，从而在低维空间中提取出更好的分类特征。最后在识别过程中，融合待识别图像在各子块中与训练图像的相似度进行识别。实验结果表明，本文算法能够有效地提取局部特征，较好地保留原始数据的非线性结构，较其他全局方法如主成分分析方法，线性判别式方法和加权邻域极大边界准则算法具有更好的识别性能。

提出了一种利用最小二乘法迭代修正随机圆检测的改进算法。解决了由于随机圆检测算法中阈值选取不当，造成同一个圆被分割为多个圆的问题。首先根据随机选取四个点求解出的圆参数，得到属于假设圆的点集；然后由当前点集，利用最小二乘法重新计算得到新的圆参数；接着根据新参数，检测集合中属于当前假设圆的新点，加入到当前点集中，重新计算圆参数，直到没有新的点加入；最后以此点集来判断是否为真实圆。结果表明，此算法提高了圆检测的准确性。

根据高分辨力、大视场的要求，考虑到市售探测器的限制，提出了视场分离分光的方法，分析了视场分离分光的原理。利用此方法设计了一个星载高分辨力、大视场高光谱成像仪光学系统，该系统由11.42°远心离轴三反消像散(TMA)望远系统和2 个Offner 凸面光栅光谱成像系统组成，运用光学设计软件CODE V 对高光谱成像仪光学系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析，分析结果表明，光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7 以上，完全满足设计指标要求。

针对高速流场的气动光学机理研究，从流场的角度提出了高速流场气动光学效应的评价方法，并进行实际应用。首先基于光线追迹法的折射原理推导出表征流场的气动光学特性偏折因子，然后采用统计理论对时均流场的偏折因子与脉动流场的偏折因子脉动进行流向与法向的平面稳定性分析，最后综合时均与脉动流场的偏折因子平面稳定性联合建立高速流场的气动光学效应评价指标。通过在尖劈模型上的应用，结果表明时均流场的气动光学效应主要由激波造成，脉动流场的气动光学效应主要由近壁面湍流边界层造成；入射光与光学窗口成近45°角时流场的气动光学效应最小，随着马赫数增大流场的气动光学效应加剧，随着攻角增大流场的气动光学效应降低。所得应用结果与理论分析相吻合，该方法具有工程实用价值。

针对自适应光学系统对变形镜行程的更高要求，本文对提高变形镜行程技术进行了分析，提出了一种解决变形镜大行程的方法：匹配、优化变形镜的结构参数；利用有限元软件分析了该结构的各参数对变形镜主要性能指标：最大变形量、交连值及最大应力等的影响。根据分析结果，利用有限元分析方法对一自适应光学望远镜所用变形镜的镜面、驱动器结构参数进行了匹配与优化，结果表明：在现有工艺与技术基础上，通过匹配与优化变形镜的结构参数可大幅提高其行程。

本文提出和研究了利用超分辨缩小成像平板超透镜，在i 线光源波长下实现纳米尺度光刻方法。为了在超分辨透镜像面位置获得高质量的光刻图形，采用超分辨透镜-光刻胶-反射银膜的结构方式，解决由于超透镜磁场偏振传输模式带来的成像光场畸变问题，大大提高了成像质量和光场对比度。采用掩模图形结构预补偿的方法，消除超分辨透镜的倍率畸变像差影响。基于有限元电磁计算方法，数值模拟结果验证了该方法在i 线光源波长下实现纳米尺度缩小成像光刻的可能性。在i 线(365 nm)光源波长下，得到约35 nm 线宽的高对比成像光场模拟结果，并分析了结构参数变化对成像光场带来的影响。

采用平面结构式OLED 实现彩色，制作了分辨力为128×160 的1.9″全彩无源OLED 屏，OLED 全彩像素的尺寸为240 μm×240 μm，子像素尺寸为190 μm×45 μm。显示系统通过DVI 接口可将微机输出的18 位灰度数据传送到驱动电路，从而实现262 k 种颜色。当屏的平均工作亮度为40 cd/m2 时，由于采用了双屏驱动技术，OLED屏的寿命预计超过5 000 h，器件的功耗约为300 mW。

光纤陀螺寻北仪的静态误差包括陀螺误差、倾斜角测量误差、安装误差、转位控制误差、物理量(纬度、地球重力加速度)误差等。分析各种误差对四位置寻北精度的影响机理，重点详细推导误差模型，并进行仿真验证。仿真结果表明：陀螺精度对寻北精度的影响最大；转位误差和安装误差的影响大于倾斜角测量误差影响，纬度误差影响最小；同时，除安装误差外，其他误差对寻北精度影响的大小都随纬度的增高而增大。在对各种误差深入分析的基础上，指出提高寻北精度的可行性方案，为高精度光纤陀螺寻北仪的研制提供了理论基础。

针对星体振动幅度较小、发生和持续时间不定、振动频谱复杂、检测难、误差补偿难等问题，依据SAL 相干探测体制，给出了星体振动数学模型，分析了星体振动的频率、幅度特性。简要介绍了SAL 成像算法原理，引入了星体振动误差模型。通过理论计算和仿真分析了不同频率、振幅的振动对距离向、方位向成像的影响。比较了不同振动起始时刻、持续时间条件下，成像质量受损情况，初步提出了抑制振动误差的思路。研究结果表明：频率低于1 kHz 的星体振动对SAL 成像影响严重；振动持续时间越长对成像质量损害越严重；可通过增加合成孔径长度的方法或以降低分辨率为代价抑制振动损害。

基于航道内船舶监控图像序列的多目标跟踪技术是开展船撞主动预警，提升桥区船舶通航安全的前提。基于颜色直方图的Camshift 跟踪算法在复杂气象条件下无法得到准确的跟踪结果，本文提出了一种多特征自适应融合的多目标跟踪算法。该算法的目标模型由颜色、形状及纹理多特征自适应融合实现，增加了描述目标模型的可靠性和鲁棒性；在跟踪目标时，将融合信息目标模型结合到Camshift 跟踪算法中。实验结果表明，该算法与传统Camshift 跟踪算法相比，具有更高的准确性和可靠性。

激光脉冲测距中，微弱回波信号的检测处理一直是一个难题。随着测距指标的提高，直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求。本文针对激光回波信号信噪比较低时，如信号的脉宽较窄、幅值较小时，利用高速AD 采样技术，结合FPGA 的高速信号处理能力，设计了一套回波检测处理系统，以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计算主波与回波之间的时间差。在最终的实验系统中，实现了高达1 GHz 的采样率以及与之匹配的信号处理速率，并将采样率高达1 GHz 的高速采集系统应用到脉冲激光测距系统中，得到了良好的实验结果。

Coude 光路是大口径望远镜光学系统必要的组成部分，它将主望远镜的光束进行传递，以使其进入望远镜机下Coude 实验室，与子光学系统相耦合。在Coude 光路中，存在多块折转反射镜，反射镜之间的相对位置关系影响着系统的成像质量。因此如何保证光学元件之间的位置关系，成为光机结构研究的关键问题。根据系统要求分析并设计了各类型调整机构，包括二维半运动支撑倾斜调整机构、一维燕尾形导轨平移机构和一维精密旋转机构，机构行程大、操作便捷，既保证光学元件之间的准确位置关系，也便于装调和检测。整个研究方法适用于光机系统调整，在实践中得到了应用。

193 nm 光刻投影物镜光学元件面形精度为纳米级，因此要求检测精度为纳米到亚纳米级。在高精度的光学元件面形检测中，为了保证检测的精度，干涉仪标准球面镜的精度要优于λ/40。根据检测要求，设计了一种新的标准镜装卡结构。采用有限元方法分析了参考面在重力作用下的面形变化情况，其最大面变形变化峰谷(PV)值仅为4.88 nm，均方根(RMS)值为1.04 nm。同时对不同环境温度下参考面的变形进行了计算得出面形的峰谷值和均方根值。利用标准具面形的Zernike 系数，得到了标准具系统的MTF，以实现标准具在重力作用下的像质评价。结果表明，所设计的标准具的结构可以满足标准具的设计要求。最后设计了差动螺钉驱动误差补偿机构。

采用无水溶胶-凝胶合成方法，以二苯基二羟基硅烷(Diphenylsilanediol，DPSD)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyl-trimethoxysilane，GPTS)为先驱体，制备出有机-无机杂化光波导材料，并在石英玻璃基片上旋涂制得平面光波导薄膜。用Abbe 折射仪测试薄膜的折射率，用紫外-可见光-近红外分光光度计测试了薄膜的光吸收性质，用Fourier 红外光谱仪和Raman 光谱仪测试了薄膜的红外振动吸收光谱和Raman 散射光谱并讨论了材料结构，并用棱镜耦合法测试平面光波导在632.8 nm 波长下的光传输损耗。结果表明：控制DPSD 的加入可以调节薄膜的折射率(1.461 ~ 1.481)；薄膜在可见光和近红外区域的光透过率在90%以上；平面光波导的光传输损耗约为0.26 dB/cm。

克服了传统数字水印方案在嵌入水印时要对原始图像数据进行一定修改从而导致嵌入水印图像质量下降的局限性，提出了一个基于离散小波变换和离散余弦变换组合域内鲁棒的自适应零水印算法。算法首先对原始数字图像进行适当层次的离散小波变换，并对得到的小波逼近子图进行离散余弦变换，然后依据待嵌入二值字符水印的大小和相应的系数差值要求自适应地顺序选取离散余弦变换交流分量系数，最后根据它们之间的大小关系构造出一个二值水印密钥并与一个二值字符水印处理后保存到注册机构完成零水印的嵌入。实验仿真表明，提出的零水印算法不仅确保了水印图像质量的无失真，而且对常规处理(例如：加噪，滤波，JPEG 压缩，旋转)具有非常好的鲁棒性，优于一些报道的零水印算法。

提出了一种基于近红外漫反射光谱技术的不同产地苹果货架期鉴别方法。从市场上购买山东和陕西的富士苹果各20 个，分别对购买当日和存放1 周(7d)后的样品进行光谱测试，分析表明一周后不同品种样品光谱在1 420nm 和1 630 nm 处吸光度值均有不同程度的增大。通过主成分分析研究了样品产地对不同货架期样品光谱的影响，将总贡献率为97.78%的前15 个特征变量作为输入，建立基于径向神经网络的有监督式近红外光谱不同产地苹果货架期的快速鉴别模型，从四类样品光谱中选择20 个作为预测集。实验结果表明，所建模型对校正集和预测集识别率均为100%，其中18 个预测样品准确率高于93%。本研究为实现不同产地苹果货架期的快速无损检测提供了新方法，具有很好的应用前景及使用价值。

论述了一种高可靠、低运行成本、光学非接触式的基于紫外光诱导荧光码头溢油监测的方法。通过对润滑油、柴油紫外光诱导荧光光谱的探测确定了以360 nm 附近的荧光峰值作为溢油监测的特征峰，设计了用于码头溢油监测的原理样机。通过对不同探测距离下荧光信号强度及误差的测量发现二者有较好的线性关系，讨论了影响系统测量误差的主要因素，并通过滑动平均的方法提高了系统的信噪比。本系统油膜探测灵敏度达微米量级，可以实时监测超标排放或意外泄漏的碳氢化合物，并在污染事态扩大之前及时报警通知相关部门做出反应，是溢油监测研究的一大进步。

采用光纤部件的自由空间光通信系统需要把接收到的光束耦合进单模光纤中，然而由于大气湍流的影响，使光纤耦合效率下降。本文把基于大气湍流参数的单模光纤耦合效率表达式推广到斜程传输情景，仿真了耦合效率与湍流强度及传输距离和天顶角之间的关系。为了补偿湍流效应，提高光纤耦合效率，本文提出了用一种新颖的无模型盲优化波前校正技术，用随机并行梯度优化算法实时控制变形镜，把校正后的光耦合进单模光纤，使单模光纤耦合效率最优化。结果表明此系统能使单模光纤耦合效率得到显著地提高。