通过固相反应工艺制备了 Zn0.98Nd0.02O纳米颗粒，射频磁控溅射技术在 Si(111)衬底上制备了 Zn0.98Nd0.02O薄膜。应用 XRD、AFM以及拉曼光谱等手段，分析了 Zn0.98Nd0.02O纳米颗粒与薄膜的结构，并测试了 Zn0.98Nd0.02O薄膜的室温伏安特性。表明 Nd掺杂没有改变 ZnO纤锌矿结构，Zn0.98Nd0.02O颗粒为纳米多晶粉末态，其薄膜为沿(100)、(101)方向生长的纳米多晶结构，表面形貌粗糙。拉曼光谱分析表明， Zn0.98Nd0.02O颗粒的局部应力增大，晶格畸变缺陷增加，缺陷态比较复杂，导致拉曼峰发生频移。 Zn0.98Nd0.02O薄膜的室温 I-V曲线表明了 Zn0.98Nd0.02O薄膜的非线性导电特性。其非线性导电特性源于，薄膜中的载流子受外加电场在薄膜中所产生热激发进入导带导电，环境光中能量高于 ZnO带隙的光子引起的光电导效应，以及薄膜中纳米粒子间的隧穿导电。在光辐照作用下，提高了薄膜内浅施主缺陷浓度，降低了薄膜的表面电阻率，增强了 Zn0.98Nd0.02O薄膜的导电能力。Volt-ampere Properties of Zn_0.98Nd_0.02O

本文对二阶微分矩阵仿射不变量特征描述问题进行了研究，构造了一种既考虑图像微分特性，又考虑图像积分特性的仿射不变量。算法首先计算二阶微分矩阵及其特征向量和特征值；其次是进行仿射变换的紧化，构造出一组由二阶微分矩阵特征向量和特征值决定的同心椭圆；再次是证明了一组同心椭圆的仿射不变性质，并利用该性质构造一组仿射不变量；最后将该仿射不变量应用于 SAR图像配准，取得了良好效果，验证了算法的有效性。仿真结果说明该算法具有较强的抗相干斑噪声干扰和适应较大视角偏差的能力。

针对前视红外地面建筑物图像目标分割问题，在传统方法的基础上提出了一种基于模板制备的改进 C-V模型分割方法。首先通过 DSM数据制备目标二维形状模板；然后对图像进行高斯滤波去噪，并采用模板尺度相关的结构元素对图像进行灰度形态学增强；最后引入模板形状先验信息的概念，利用水平集方法表达轮廓先验信息，在 C-V模型的基础上增加目标轮廓先验信息能量项，使分割曲线进化同时受到图像数据与形状先验信息驱动，实现目标分割。实测数据显示该方法能在复杂背景条件下精确分割前视红外建筑物目标。

针对实时图像处理系统中预处理核心模块空间低通滤波算法费时的问题，利用 C6416(TMS320C6416)处理器的内部资源，提出了基于该处理器的空间低通滤波程序的设计方案。通过将滤波器进行分解、利用相邻窗口的相关性、浮点除法转化为定点乘法运算等手段，充分复用了中间计算结果，减少了计算与存取数据的次数，发挥了 C6416的指令级并行处理能力，解决了空间低通滤波模块耗时过长的难题。结果证明，对于 256×256大小的处理区域，用时从优化前的 6.0 ms减少到优化后的 0.8 ms，大大缩短了处理时间。本文为 DSP上的实时程序优化提供了重要的经验，给空间滤波类的模块优化提供了一种通用的方法。

本文提出了一种可以衡量带通傅里叶频率系数的低频含量大小的环形条带对比度定义，以该对比度为基础的影像增强方法有效改善了降质月面影像视觉效果，有利于降质月面影像数据的后续处理及应用。借助改进的遗传算法实现了综合考虑绝对质量测度及相对质量测度的增强参数的自适应优化选取。实验结果表明本文方法不仅保持了原始数据的基本信息还提高了其各项绝对质量测度，但由于遗传算法优化处理时计算量较大，本文方法还存在计算速度较慢的不足。Domain of Degraded Image Achieved by Chang’E-1 Orbiter

磨具弯曲成形法是加工光学非球面零件的新方法，是线接触研磨过程。给出了弯曲成形法研磨的原理，基于 Preston方程，限定磨具弯曲成形法特定研磨条件，分析了加工面上的任意一点的压力函数和相对速度函数，推导了磨具弯曲成形法研磨材料去除量函数表达式，推导了研磨作用时间函数。该研磨模型为磨具弯曲成形法研磨实践提供了理论依据。

在大数值孔径深紫外光学系统中，需要使用宽入射角范围的增透膜光学元件。选择 LaF3和 MgF2两种镀膜材料，设计了适用于深紫外宽入射角范围的三层、五层和七层三种增透膜系。实验使用热舟蒸发在熔融石英基底上镀制了设计的薄膜，并用紫外分光光度计对其光谱性能进行了测试，得到了在宽入射角范围内具有较高透过率的深紫外增透膜元件。双面镀五层增透膜系的熔石英基片在 0°～55°入射角内的剩余反射率小于 2.5%，在 0°～20°入射角内的透过率大于 98%。

为定量分析大尺寸望远镜自身重力对主镜镜面变形造成的影响，采用有限元的手段以非线性分析方法的 ABAQUS软件为研究工具对某大尺寸望远镜主镜组件进行了精确有限元分析。在分析过程中将罚函数的摩擦形式引入至主镜组件的摩擦接触中，分别对组件的球头接触、芯轴接触进行了建模，完成了对于组件 Y向与 Z向的各部分应变分析。分析表明该主镜组件因自身重力作用造成的面形变化非常小， RMS方面的 Y向与 Z向面形变形分别为 16 nm和 13 nm，而主镜绕 X轴倾斜量在 Y向和 Z向分别为 0.5″和 0.02″，完全满足使用条件。该分析为该望远镜的后续研制提供了参考。

为实现 193 nm投影物镜光学元件的超光滑加工，介绍了一种非接触式微射流超光滑表面加工方法，对该方法的材料去除特性和超光滑加工效果进行研究。首先，采用计算流体动力学理论对其材料去除机理进行了仿真研究，通过对微射流流场的压力、速度和表面剪切力的分析得到其去除函数形状与表面剪切力的分布相反，呈现 W型。随后，采用正交法对各工艺参数对抛光效果的影响进行了综合分析，结果表明材料去除效率随入射速度和磨料浓度的增大而增大，随工作距离增大而减小，并且工作距离具有显著影响，为实验研究中工艺参数的选取提供了指导意义。最后，在自研的微射流抛光机床上对一平面熔石英进行了抛光实验，加工样件表面粗糙度均方根值由初始的 1.02 nm降为 0.56 nm。实验结果表明，微射流抛光技术可以用于光学元件的超光滑加工。

微型化、轻型化的穿透式平板显示是近年来穿透式头盔显示的主要发展方向。本文针对传统的 45°倾角半透膜阵列式平板显示的鬼像产生问题进行分析，提出了一种改进型的平板显示结构。通过减小膜层倾角，不仅使得各视场光线在波导中的倾角增加从而保证出瞳扩展，而且改变了产生鬼像光线的传播路径。同时，采用有膜层和无膜层的双层波导结构以及特定的尺寸限制，有效地约束鬼像产生的条件。根据分析计算，设计了一种膜层倾角为 24°的系统结构，实现了水平和垂直方向的二维扩展，以及 20°水平视场和 13.4°垂直视场的显示输出。

惯性约束核聚变 (ICF)实验中，靶定位精度直接影响打靶的成功率。本文利用三个 CCD从不同的视角得到靶的图像，综合三个 CCD的特征值计算靶的空间坐标和方位旋转矩阵，从而确定其在空间的六维位姿。对于特征值的提取，本文采用 “模板匹配 ”和“椭圆轮廓拟合 ”相结合的数据融合图像处理技术，并利用双立方插值法实现了亚像素的测量精度，从而使微型靶的定位精度达到了微米级。实验结果表明，该检测方法稳定性好，定位的重复性误差小于 1 μm且获得了优于 2 μm的测量精度。

铝合金腐蚀是导致航空器性能下降的主要原因之一。铝合金腐蚀初期以点蚀为主，体积几乎不改变，结合铝合金腐蚀的这一特点，设计了基于光纤光栅的薄片型和应力束缚型两种腐蚀监测结构，对铝合金腐蚀进行了实验研究。腐蚀发生前，对光纤光栅施加一定预应力，随着腐蚀的发生应力被逐渐释放，通过测量传感波长的漂移量就可以得到铝合金的腐蚀情况。实验表明，基于光纤光栅的腐蚀监测结构能够真实的反应铝合金的腐蚀情况，并且光纤光栅本身具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀的特点，非常适合于航空器的铝合金腐蚀监测。

本文提出了将彩色线阵 CCD光电传感器用于现代便携式测量系统的设计方案。针对便携式系统尺寸小、功耗低的特点，设计了彩色线阵 CCD的数据采集电路。该电路的功能是获取便携式毒气测量仪中侦毒管内的化学试剂发生化学反应前后的颜色信息，从而最终使整个测量系统完成毒气种类和毒气浓度的判别。该电路包含 CCD器件的驱动电路，模拟信号的数字化电路和数据存储电路，以及电源控制电路等模块。该数据采集电路具有高速，节能的特点。使用该电路对被测物模型进行实际测量，显示了该数据采集电路的有效性。该数据采集电路测量侦毒管颜色变化长度的分辨力为 0.06 mm。

分析了面阵传感器相对于线阵传感器在轻**报靶方面的优势，阐述了面阵传感器交汇测量的原理，建立了相应的数学模型，数学模型只有代入计算，无复杂的迭代计算过程，简单易算。对模型的焦距测量误差和图像细分误差进行相应的计算和分析。通过叠加焦距误差、图像细分误差和相机初始角度误差的影响，进行了综合误差分析，通过实验和统计发现，其相对误差能够达到 0.5%，能够满足系统 1%的相对误差指标要求。

为了估计水下激光成像系统的工作距离，根据水下激光成像系统的成像过程，通过分析目标的辐射特性，水体的衰减特性等各因素，建立了水下激光成像系统的信噪比模型。根据识别目标所需要的信噪比阈值、脉冲激光器等器件的性能指标，推导出水下激光成像系统的工作距离公式，并且完成了系统成像距离的计算与仿真。采用 532 nm的 Nd:YAG固体激光器、自组 ICCD相机以及基于 FPGA技术设计的同步控制电路板，进行了距离选通水下激光成像实验。实验结果表明：理论模型计算的信噪比与实际图像的信噪比平均误差为 1.37 dB，证实了该模型的合理性。

工业现场清洁过的微型工件表面仍会有少量灰尘、发屑等附着物存在，在微型工件的视觉检测系统中会因其改变提取的目标轮廓而影响检测结果。为此，以灰尘与工件存在较小差异的任意位置和形状的一类附着物为考察对象，以区域生长提取的目标轮廓为先验背景，研究附着物定位与剔除算法。首先，获取沾染附着物的工件图像，采用基于区域的分割算法做处理，以建立工件轮廓的先验知识；其次，从曲率角度定位附着物轮廓角点，以此剔除附着物轮廓；最后，根据先验知识自动修复断开的外轮廓。实验结果显示，加入附着物去除与修复算法后测量精度没有降低，测量结果误差 6 μm 以内，图像边缘的定位准确度能够给予保证。表明所研究的附着物定位与剔除方法使检测系统在允许微小附着物存在并且不影响测量精度的情况下，实现了目标轮廓的正确判别，提高了视觉检测系统的可靠性。

本文提出一种飞船交会对接用测距敏感器地面实验远距离测距精度验证方法，即利用电子经纬仪工业测量系统对测距敏感器本体坐标系进行导出，通过控制点对其描述。通过坐标系转换将测距敏感器本体坐标系与高精度大地测量控制网进行坐标系统一。利用高精度全站仪对敏感器反射靶标进行坐标测量。对全站仪测量距离进行数学计算，与测距敏感器直接测量的结果进行比较，得到测距敏感器远距离测量精度。

提出了一种部分编码结构光三维面形测量方法，将相位展开技术与条纹编码结合起来，既有效地减少了投影和拍摄的图像数量又提高了相位展开的可靠性。该方法利用部分编码技术对相邻的多根条纹进行整合，减小了条纹密度，然后再对整合后的条纹相位进行展开，最终得到整个图像的相位分布。实验证明，该方法可以较大程度地减少重建所需的画幅数，同时具有良好的精度和可靠性。Three-dimensional Shape Measurement

针对汽车发动机曲轴沟槽检测难度大、效率低等问题，提出了一种基于影像测量原理的曲轴沟槽检测方法，实现了沟槽 R角、宽度和深度三个特征参数的自动、快速、精密检测，并在此基础上开展工程应用。介绍了测量原理及检测方法；详细阐述了沟槽影像检测特征参数的自动提取技术，即面向曲轴沟槽特征影像的图像处理与数据处理方法，包括感兴趣区域提取、亚像素级边缘提取、几何基元的分割与拟合、关键几何特征提取等；基于检测样机平台，对检测方法进行了实验验证，并实现其工程应用。

通过对于首层金属膜的 SPR反射光强曲线的分析利用两峰值点标记角度，同时用柱面光与 CCD测量系统建立无机械测角转台的反射光强角度分布测量系统。根据 CCD接收的光强与位置对应信息经计算机处理换算为光强角度分布曲线，并通过与库内的曲线数据进行匹配而获得膜厚数值。利用该系统对铬钛银铝等常用金属薄膜进行了在线测控研究，得到了纳米级金属薄膜的膜层蒸镀顺序与相应的膜厚测量范围。Metal Films Thickness Based on SPR

光学加密机制的研究近来引起了人们的重视。针对光学加密参数对密文安全性的影响问题，本文研究了加密参数与密文的影响关系，为虚拟光学加密系统设计提供安全性理论基础。论文给出了系统的实现算法，设计实现了加密仿真系统，然后对二维码进行了仿真实验与分析，验证了算法的正确性，从衍射距离、光波波长、随机模板、透镜焦距等参数对加密系统的安全性影响进行了仿真讨论，仿真结果表明光波波长对加密系统的安全影响最大，同时参数对安全性的影响存在非线性关系。论文最后讨论了可进一步研究的问题。

红外图像易受噪声污染，为了改善红外图像的质量，提出了一种基于零树结构分类小波系数的红外图像降噪算法。该算法利用小波零树结构表达尺度间的相关性，通过空间自适应阈值将小波系数进行分类，并根据不同类系数的统计特性采用不同的先验分布模型，在贝叶斯框架下实现降噪。实验结果表明，本文算法在峰值信噪比 (PSNR)指标上优于传统算法；从视觉效果来看，该算法在有效去除图像噪声的同时能较好地保持空间细节，可以满足当前红外图像降噪的需求。

随机 Hough变换和随机圆检测算法是图像中检测圆轮廓的快速方法，但在实际应用中分别在速度和精度上有不足。将上述算法中的随机采样分布、采样累积分布和采样次数阈值归为采样约束问题，将代理点计算出的参数与真实参数的偏差归为参数校准问题。经分析上述问题，将改进的随机圆检测算法作为快速识别方法，将随机圆 Hough变换作为校准方法，结合两者的优点提出一种基于识别 -校准框架的高效圆检测算法。实验数据证明，在噪声和不理想圆轮廓条件下，该框架能够很好地平衡检测速度与精度，从而体现出算法的高效性。

在生产线钢坯检测识别过程中，如何准确地切分生产线实际复杂场景下的钢坯端面字符是一个高度复杂的智能问题。为了解决这一复杂问题，本文提出了一种基于智能多代理者的字符切分处理方法，将分控制层中的字符区域分割与切分、区域合并、区域分裂、特征计算等功能子程序作为个体代理者，主控制层作为主控代理者对这些个体代理者根据具体需要进行统一分工协调，同时各子代理者的切分信息反馈给主控代理者作为分析、控制各子代理者的重要因素，进而完成钢坯号字符的精确切分。实验结果表明，本文提出的算法能对复杂场景中的钢坯字符完成精确的切分，具有良好的稳定性与准确性，解决了复杂场景中的钢坯字符准确切分的问题，为后续钢坯字符的识别提供了保证。