在大气激光通信中，大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能，导致系统误码率的增加，多光束发射是克服这种影响的有效方法。本文分析了用不同数目光束发射时的光强概率分布；以及多束光发射时接收端用不同直径的接收透镜进行接收时的光强概率分布，结果表明随着发射光束的增加、孔径直径的增大，光强概率分布更加趋于正态分布，光强概率的均值增大。文中还分析了多光束发射的归一化相关系数和光强方差的关系以及多光束发射在不同湍流环境下的误码率性能，分析结果表明多光束发射系统可以很好地改善接收面的光强起伏，降低系统的误码率。

基于视觉的行人计数技术因其广阔的应用前景逐步成为智能视觉监控领域的一个研究热点。本文提出了一种基于虚拟门上前景像素点个数的行人计数方法。该方法分为学习和计数两个过程。在学习过程中，本方法采用基于行人检测的方法获取场景中的若干行人模型，并利用线性拟合为虚拟门上的点赋予权重。在计数过程中，本方法在考虑虚拟门上前景像素的权重、运动矢量的大小和方向等信息的基础上，逐帧统计虚拟门上前景点个数，通过特定时间内累计的前景点数量来确定通过虚拟门的行人数量。实验表明，该方法能够在保证计数精度的前提下，有较好的实时性能。

针对基本 LBP算子提取的特征不够完整，不能全面地表达出人脸局部特征的问题，提出了基于分块的完备局部二值模式 (CLBP)人脸识别算法。首先对原始人脸图像进行分块处理，对每一分块的图像进行局部差异值和中心像素灰度值分析，用 Su2CLBP(8,2) 、 Mu2CLBP (8,2) 和 CCLBP(8,2) 算子分别提取每一分块的直方图统计特征。然后将所有分块的 CLBP直方图序列连接起来，得到人脸图像的 CLBP特征，将其作为人脸的鉴别特征用于分类识别。最后利用 Chi平方统计法计算直方图的不相似度，用最近邻准则进行分类。所提出的算法分别在 ORL、 FERET、YALE数据库中进行实验，分别取得了高达 99.5%、92%、98.67%的识别率，与分块 LBP算法相比识别率分别有 2.5%、8%、2.67%的提高。实验结果表明，完备 LBP提取的特征比较全面且具有较强的鉴别能力，在 ORL、FERET、YALE人脸库中均能获得较好的识别率。

仪表数字识别是智能仪表应用的关键，针对现有方法对角度倾斜、半字识别效率低的问题，引入硬度特征参数来衡量数字图像目标区域在某方向上的抵抗变形的能力，提出了一种结合数字结构特征和统计特征的识别方法。通过对仪表盘上采集的数字进行分析，建立数字自上而下及自下而上的硬度特征库。并依据每个特征重要程度的不同，引入权重，采用加权特征匹配的方法进行数字识别。实验表明，算法不仅简单高效，对于整字和半字都能够取得很好的分割和识别效果，而且对旋转和畸变有较强的容错。

利用离散小波变换提出一种鲁棒量化灰度水印算法，采用按比例递减的量化步长将原始灰度水印图像的八个位平面通过奇偶量化方法分别嵌入原始载体图像具有对应重要性的八个小波子带。实验结果表明，算法在抵抗亮度和对比度调整、中值滤波、高斯低通滤波、添加高斯噪声、添加椒盐噪声和 JPEG压缩上都表现出较强的鲁棒性。

通过对双随机相位编码光学加密系统中空域的随机相位模板进行置换，提出采用随机振幅 -相位模板对图像进行加密的新方法。理论分析表明，当随机振幅板为零均值白噪声且与频域相位板统计独立时，被加密图像的自相关函数为二维冲击函数，表明原始图像被加密为平稳的复随机白噪声，因而可以抵御盲反卷积攻击。采用计算机进行模拟，证实了所提方法的有效性。最后讨论了该方法相对于双随机相位编码系统的优越性：对空域密钥的统计学要求更低、在频域密钥泄露情况下系统鲁棒性更强。但是，由于物理上不存在幅度为负值的光波，因此该系统只能使用数字虚拟的方法来实现。

当代光网络趋于复杂化，一个故障将引发多个告警事件。同时，同一告警可能由不同的故障导致。本文研究了基于数据挖掘的光网络告警相关性分析，我们从动态网络资源与设备中挖掘关联规则，充分利用和维护原有规则知识，使网络结构和规则库都能快速更新，并提出了新型的动态模糊关联规则挖掘算法 IDFARM。同时运用模糊逻辑将数值型告警属性转化为逻辑语言变量，当网络中有新的未知告警发生时，我们对模糊关联规则运用模糊推理来进行故障诊断，这将缩短网络恢复时间，有利于提高光网络故障管理性能。仿真实验验证了文章算法的正确性和有效性。

针对 LED动态照明的实现问题，本文提出一种基于两通道 PWM的调光调色方法。该方法通过分析 PWM混光技术下的几何、光度、色度与电力约束条件，论证了两通道 PWM实现调光调色的确定性和局限性，建立了混合光的期望光度量、色度量与两通道占空比之间的定量计算模型。利用该方法对高、低色温两种白光 LED进行混光实验，模拟了自然光的照度和色温变化，实测值与理论值之间的平均误差分别是 15 lx和 23 K。实验结果表明，此方法可以较好地实现预期光度、色度要求的光谱。

针对大口径大视场望远镜的需求，设计了一种用于大口径望远镜的机械快门，其通光口径可达φ 200 mm，具有快速启停，定位准确，不同倾角下两叶片同开同闭等特点。机械结构设计中采用同步传送带和步进电机作为其传动装置具有平稳、速度快、定位准等特点；步进电机的控制、驱动设计中采用 DSP发生 PWM脉冲波控制电机的速度与位置；同时采用了指数型加减速曲线实现快门的快速启停。实验结果表明，研制的快门叶片打开或关闭时间达到 0.2 s，稳定性高，整体结构设计巧妙、紧凑，完全可以满足大口径望远镜的使用要求。

由于目前的 CCD尤其科学级 CCD的动态范围高达 105:1，甚至 106:1，此时若要满足 ADC的动态范围大于 CCD相机的动态范围，则必须选择分辨力为 18～20 bit的 ADC，而航天级或高等级的高分辨力 ADC较少且价格昂贵。本文利用 CCD相机系统的噪声谱密度跟信号大小有密切关系这一特点，对于强光信号和弱光信号采用不同的信号处理链，从系统通道增益的角度阐述了低分辨力 ADC实现高分辨力模数转换的原理及硬件实现方案，最后通过实验室成像测试验证，实验结果表明，用低分辨力 A/D转换器采用粗细量化相结合方式实现了高分辨力模数转换，并提高了 CCD相机的动态范围。

线扩散函数是评价成像系统成像质量的一个重要参数，线扩散函数的模拟分析与验证对成像仪的研制至关重要。本文首先分析中波红外全景成像仪探测器所接收到的辐亮度，从理论上估算了全景成像仪的线扩散函数，然后通过斜缝法加以验证，试验结果证实了理论模型的正确性。并对线扩散函数经离散傅里叶变换计算而得 MTF传递函数，结果与理论得出的系统 MTF基本符合，进一步证明了这种模拟分析方法的可行性。

针对激光三角法输入输出关系在大位移小夹角测量中非线性太强的缺点，改进标定方法以提高系统稳定性和测量精度。根据本文的实际情况，从基本的像点 -位移曲线关系出发，对公式进行了化简。结合非线性回归分析和逐段逼近的方法，提出新的标定方法。通过非线性回归保证标定的精度和稳定性，逐段逼近对系统误差自动校正。最后进行了大量实验，数据表明该标定方法具有良好的稳定性和较高的精度。该方法采样数据较少，精度高，对系统误差有一定的自动校正能力，特别适合于对大位移测量系统进行快速标定和系统误差校正。

在高功率激光实验装置中，为了实现多路激光精确瞄准到实验靶上，需对实验靶进行高精度定位。根据检测装置需要，建立了一套基于视觉系统的实验靶位置测量模拟系统，从而实现高精度靶瞄准与靶定位检测。本文从利用改进的均值漂移 (Mean Shift)算法对靶丸图像进行预处理出发，分析光照变化对靶丸中心点检测的影响，并通过相关系数模板匹配方法对靶丸端面中心进行计算分析，利用图像聚焦度分析离焦量对靶丸中心位置检测的影响。实验结果表明，图像检测系统分辨率为 0.4 μm，最小位移测量精度为 1.2 μm；当靶面图像离焦量在 -10～30 μm范围内时，靶丸中心位置的漂移量小于 1 μm，能够满足靶丸位置检测误差不大于 8 μm的要求。

为解决 Harris角点检测算法在多尺度条件下无法正确提取角点的问题，本文将经验模式分解 (EMD)方法运用到二维图像特征点提取中。先利用二维 EMD方法将图像分解到多个图像细节层，并定义为本征模函数 (IMF)，再利用 Harris算子对各图像细节层进行角点检测，最后采用层层筛选的方法提取角点。对比实验结果表明，新算法得到的角点更加丰富，抗噪性增强，明显提高了图像角点检测性能。

针对结构化道路上运动车辆的车道偏离检测问题，采用单目视觉作为感知手段，分别从针孔模型下摄像机成像的空间几何关系和图像中车道线消失点的位置特点两个方面出发，推导出车辆直行情况下车道偏离率与两侧车道线斜率比之间的简单函数关系，该函数与摄像机内外参数无关。同时完成了在摄像机不同方向角下的车道偏离率测量试验，结果表明由于行车方向瞬时变化引起的摄像机方向角微小改变对车道偏离检测的影响可以忽略。道路现场试验结果表明，上述视觉测量方法得到的车道偏离率与手工实测结果相比，其相对误差小于 5%。基于车道线斜率的单目视觉检测方法避开了繁琐的摄像机参数标定过程，达到了较高的车道偏离检测精度。

天顶亮度是表征天空背景光的一个重要特性参数，为了获得天顶亮度变化特性，利用天空背景辐射测量系统对新疆某地区天顶亮度进行了观测，通过对实际测量数据进行分析，结果表明在天气晴朗时，天顶亮度与太阳高度角之间存在着一定的关系，给出了晴朗天气条件下天顶亮度随着太阳高度角变化的特征关系式，通过应用该关系式计算的结果与实测值的比较验证了该关系式的有效性。该特征关系式可用于晴朗天气时天顶亮度的实时监测，对天空背景光辐射亮度研究具有实际意义。

大口径平行光管作为实验室测试和标定必不可少的设备，已经普遍应用于各种光学设备的标定与检测中。但是光管因为震动、温度的梯度变化和空气扰动等影响因素出现离焦现象时，会导致平行光管出射光发散角增大，测量结果可信度降低。针对以上问题，本文提出了一种利用五棱镜作为光反馈元件的小型焦面监测装置，采用 CCD作为图像采集装置，利用软件实现系统离焦量的计算，可对大口径平行光管的焦面进行长时间高精度的监测。经过计算机仿真与试验表明：本系统检焦分辨力可以达到 45 μm以内，满足实验室检测设备精度要求

为了对大型目标的平行度进行测量，设计并搭建了一套由双衍射光栅组成的平行度检测系统。采用两块衍射光栅正交组成光路，产生多条平行线作为基准线。通过照相机对参考线和待测目标进行拍照，对获得的图像进行处理，利用参考线的平行度偏差对目标所在平面的倾斜进行矫正，得到待测物的平行度测量结果。测量结果表明这种方法简单准确，满足测量精度高。

为了克服目前大多数观测模型在小样本空间中鲁棒性不高的弱点，文中在粒子滤波框架下提出基于局部特征组合的粒子滤波视频跟踪算法。局部特征能更有效描述目标模板细节信息，可降低特征匹配中目标形变、光照变化和部分遮挡的影响。该方法借鉴混合高斯模型思想，采用多模式描述有效局部观测信息，这种融合策略更加准确可靠，能够较好地通过最新观测减轻了粒子退化现象，从而提高目标跟踪效率。小样本空间一定程度上降低了粒子数量和计算代价。实验结果表明该算法相比单一特征或一般多特征融合跟踪算法具有优越性，并能实现复杂场景下的目标跟踪。

为了能够通过弹目视线角计算目标的有效反射面积，提出了一种弹目视线角的计算方法。首先定义两个弹目视线角，并对两视线角的含义进行了深入的描述；然后通过分析影响弹目视线角的多种因素，利用坐标转换提出一弹目视线角的计算方法；最后，通过针对导弹坐标、目标坐标及目标三姿态角对两视线角的影响进行仿真，仿真结果验证了算法的有效性。同时，对研究目标的有效反射面积开展，进而实现对目标的有效跟踪具有一定的参考价值。

和电信号的引出不同，光信号的引出存在着分路器的分光比损耗太大、引出光信号太弱、与引出光信号的位置有关等问题，使得在光通讯工程实际测试过程中，经常不稳定或不能满足测试需求而失败。本文提出了一种全光有源分路方法，充分发挥了光放大器的作用，可用于光通讯测试时光信号的引出。除了满足测试信号对原信号没有影响的基本要求之外，并且具有插入损耗小、引出信号强、成本较低和与测试光信号格式无关等特点。

本文分析了单探测型复合轴系统探测器大视场与高帧频之间的矛盾以及主轴与子轴单元控制输入耦合的问题。采用智能相机控制技术，在线调整 CCD探测器的工作参数，实现了探测器在捕获 /粗跟踪阶段大视场与精跟踪阶段高探测帧频状态之间的切换；将 PZT位置输出与脱靶量进行位置信息的合成并将该信息作为主轴控制输入以保证子轴正常工作。并对系统控制方法进行了仿真，提出根据跟踪精度作为判断系统是否解耦的方法。实验结果表明该方法消除了系统的耦合，取得了较好的控制效果。

引信与导引头一体化设计是提高引战配合效率的有效途径。基于毫米波与红外双模复合探测的优点，将其与波控引信结合进行引制一体化设计，介绍了一种毫米波与红外双模复合引制一体化设计的算法流程，分析了弹目交会模型中影响最佳起爆角的因素，推导了起爆延时的数学表达式，最后分析对比了 α-β(GH)滤波和 α-β-γ(GHK)滤波算法对最佳起爆角和起爆延时的估计效果。仿真结果表明， GH滤波在大交会角低速交会效果较好， GHK滤波在小交会角高速交会效果较好，且两种滤波时效性强，计算精确，能够为引制一体化预测算法提供可靠数据。

采用化学溶液沉积法在石英衬底上制备了 Bi3.45Eu0.55Ti3O12 (BEuT)铁电薄膜，研究了 BEuT薄膜的结构和光学性能。 XRD测试结果表明， BEuT薄膜皆形成铋层状钙钛矿型结构，其晶粒尺寸随着退火温度的提高而增加。薄膜的光学透过率曲线显示，在大于 500 nm的波段 BEuT的透过率比较高，而其禁带宽度大约为 3.61 eV。BEuT薄膜的发光强度随着退火温度的提高，先是增强后减弱，在 700 ℃时达到最大。这与薄膜的结晶状况有关。