针对传统运动目标检测方法在背景和目标都存在运动时，无法进行有效的运动目标检测的问题，提出了一种动态背景下红外运动目标检测算法。首先，提出了一种基于帧差法的图像匹配特征块选取方法，并结合改进的互信息测度对相邻图像进行背景匹配；接着对匹配后的图像进行帧差处理，给出了基于特征块的阈值确定方法；并对分割后的图像进行形态学滤波去除孤立干扰点；最后，利用图像投影的方法得到运动目标区域，完成运动目标的检测。仿真实验表明，该算法能减少背景干扰，突出运动目标，有效地检测出变化背景中的运动目标。Detection on Dynamic Background

现有的彩色医学图像配准方法一般是采用体外定位标记法，如 SPECT/CT彩色医学图像，但外标记支架与病体的固定检查比较繁琐，本文提出一种四元数彩色模型下，求取旋转角度与平移量等配准参数的方法。首先将彩色医学影像用四元数向量矩阵形式表达，在此基础上，提出 SPECT/CT医学图像四元数几何矩的计算方法，根据四元数图像质量分布情况，利用图像转动惯量的性质，求取两图像的相对旋转角度；再利用两图像的质心欧氏距离确定两图像的平移量，继而实现配准。该方法对彩色图像 SPECT/CT进行配准实验，获得了良好配准结果，实验证明该方法的有效性与可行性。

视频序列中的行为分析与识别已经成为当前计算机视觉领域的研究热点。为了更加有效地提取人体行为序列中的轮廓特征的信息，提出了一种基于局部二值模式 (Local Binary Pattern，LBP)特征的人体行为识别的算法。通过背景差分法从视频中提取完整的人体运动序列，利用 LBP算子计算运动序列的 LBP特征谱，组成样本的 LBP轮廓特征空间，接着将特征空间通过 K-means聚类的方法生成行为特征。最后，采用隐马尔可夫模型 (HMM)对特征进行识别。实验过程中，分别在两个公共行为数据库上进行了测试实验，平均识别率能达到 85%以上，并且在两个数据库的交叉实验结果表明了本文算法具有一定的鲁棒性。

以主成份分析、局部保持及核映射理论为基础，提出了一种核化有全局性类内近邻保持正交算法。该算法的目标函数融合了样本的全局与局部信息，同时由于采用非线性映射及基向量的正交性限制，因此能够提取出更为有效的分类特征。但由于非线性函数的未知，因此无法直接对准则函数进行求解，对此根据核映射理论，本文将算法的不可解的准则函数转化为核空间上可解的准则函数，并给出了具体的理论推导及求解步骤。人脸库上的实验结果表明所提方法的有效性

针对全局曲线匹配在闭塞目标识别中不再可行，提出了一种用于闭塞目标识别的部分对部分曲线匹配方法。首先，构造了一个目标轮廓局部形状特征描述子称之为仿射不变曲线描述子 (AICD)，它基于一个曲线仿射不变量及其无符号积分，具有仿射不变特性；其次，结合 AICD和基于曲率零交叉点的仿射不变曲线分割方案，给出了一个仿射变换下的曲线匹配算法。实验表明该算法对于存在仿射变形和部分闭塞的目标识别有效且优于现有的曲线匹配方法。

当前许多企业缺乏对集成光源严格的光学设计与优化，依据经验开模，效率低，成本高。本文采用蒙特卡洛非序列光线追迹方法，利用光学仿真软件 Tracepro对集成光源进行的一次光学设计与优化，从 LED集成封装的结构出发，设计出 7 W COB光学模型，通过逐一改变芯片间距、反光杯底部半径、深度和硅胶折射率四个变量来获得各个参数的最优值。实验结果表明芯片间距、反光杯底部半径、深度和硅胶折射率对光源出光效率和光强分布影响具有一定规律性，这些规律对于实际生产具有指导意义。

大口径大温差环境下的长条形反射镜沿用传统支撑方案难以满足高结构刚度和高热稳定性，而由于其结构的不对称性，一些广泛用于圆形主反射镜中的支撑方式又难以展开，针对该问题本文提出了一种球铰 bipod热稳定结构有效提高了反射镜在自重和热载荷作用下的面形精度。文中对该结构的模态进行了理论分析并得出了解析解，对支撑结构的优化布置以提高组件的刚度起到有效的预测与指导作用。通过结构参数与支撑结构布置的优化，很好的满足了该长条形反射镜组件的高刚度、高热稳定性要求。

针对近岸红外目标分割的实时性需求，本文通过分析近岸红外图像的特点，对 SBGFRLS分割模型进行了两方面改进：一是用基于相位谱的视觉注意机制替代 SBGFRLS模型中的原始轮廓定位方法，突出了分割的针对性，减少了迭代次数；二是用近岸红外图像灰度直方图中的峰值常数替代 SBGFRLS模型中的有关参数，节约了计算时间。实验结果表明，这种改进方法高效、准确，与 SBGFRLS模型和其它几种常见的图像分割方法相比，大大提高了分割速度。

在光全息实验中，需要使用自动化程序控制方案对运动平台等仪器进行控制。传统控制是借助以 PC为核心的仪器控制系统完成的，但是基于 PC的控制系统构成较复杂、成本较高，不具有小型化、便携仪器特点。本文设计并实现了具有基于 ARM嵌入式系统的光学仪器控制系统，系统通过标准化接口与仪器实现通信，使用可视化界面与用户进行交互，并使用印刷线路板技术将系统集成在一起。该系统可实现对快门、运动平台、功率计等光全息实验中需要使用的仪器设备的控制，并具有可视化的控制和显示界面。

本文根据 SOI(Silicon-on-insulator)材料在太赫兹波段不透过太赫兹的特点，提出一种加工基于微机电系统 (MEMS)可调谐太赫兹器件的新方案，并设计出与梳齿驱动加工工艺十分兼容的金属结构。此结构由金属网格和金属谐振环阵列复合构成，静态的测试表明结构在太赫兹波段显出带通滤波的特性，通过改变两个元件之间的位置，能够实现 0.41～0.53 THz带通调谐。此结构加工方法简单，加工过程中只需要一块掩膜版，并且金属结构在 MEMS梳齿结构释放之前就已经光刻形成，不需要两个图形的对准工艺，同时也避免了后续光刻对加工好 MEMS梳齿结构的破坏。金属网格和金属谐振环构成的复合结构为微机电系统(MEMS)可调谐太赫兹器件提供了一种简单经济的加工方案和新的结构，具有较大的理论价值和实际意义。

针对在弱光环境下的人体跟踪问题，本文提出一种带色素信息蚁群检测的弱光环境人体跟踪算法。通过利用蚁群优化算法检测监控帧图像里的物体边缘，并在初始帧图像里为聚集在边缘的蚁群身上标记色素信息，采用带色素的蚁群检测带信息素的蚁群并向其聚拢的性质来实现对处于弱光环境下的运动人体进行跟踪的目的。实验数据分析及仿真结果表明，本文的人体跟踪算法对处于弱光环境下的运动人体具有跟踪实效性，对存在噪声的图像也具有一定的鲁棒性。

首先基于偏振探测原理，提出一种利用地物偏振信息识别伪装目标的方法。然后研制了一套多光谱偏振探测系统，并编制了相应的图像处理软件。最后利用该系统在 400～1 000 nm波段内对林地型背景中的铁板和迷彩伪装板进行了多光谱偏振探测实验。图像处理结果表明：地物背景和迷彩伪装板的偏振特性各不相同，与自然背景相比，伪装目标的偏振特性非常显著，利用偏振探测技术能够凸显背景中的伪装目标，提高目标探测和场景识别的准确度，相对传统的光强探测更容易从杂乱的背景中实现对伪装目标的有效探测与识别。

针对特征点的稠密匹配问题，提出了一种视差生长与张量相结合的多基线稠密匹配算法。利用 SIFT特征提取方法在三视图中提取特征点，并用欧氏距离的方法进行粗匹配，使用所提取特征点的梯度方向特征计算梯度主方向角度差直方图，来去除误匹配，用得到的三视图匹配对计算三焦点张量和视差初值，用来引导稠密匹配。选取得到的两视图匹配点对作为根点进行视差生长，同时利用三焦点张量的点对应，得到三视图稠密匹配，并用视差初值引导匹配，以提高稠密匹配的精度。实验结果表明，本文方法计算出了稠密匹配，最后得到了精确的稠密视差图。

火炮内膛检测是火炮使用维修过程中的一项重要内容，关系到火炮的射击精度和使用安全性。分析了通过自聚焦透镜阵列所获取的火炮内膛图像的特点，提出了一种基于相位相关法和对数极坐标法相结合的火炮内膛局部图像快速无缝拼接算法。相位相关法可以实现对存在平移的图像进行拼接，而不具有尺度和旋转不变性，对数极坐标法可将图像笛卡尔坐标系下的尺度和旋转变化变换为对数极坐标系的平移运动，利用该组合方法可得出归一化相位相关度的峰值，利用峰值点坐标可求得两幅相邻图像的旋转和缩放参数值，根据此参数进行多方位图像的拼接，然后采用像素最大值法得到内膛全景图像。实验结果表明，该方法可获得无缝、清晰和完整的火炮内膛图像。

针对大气痕量气体浓度的二维分布重建问题，本文提出了一种以差分吸收光谱断层扫描技术重构大气痕量气体空间分布的方法，用两台被动多轴差分吸收光谱系统 (MAX-DOAS)对待测烟羽进行层析扫描，使用 DOAS技术反演出的气体斜柱浓度，进而通过代数迭代算法(ART)把其中的浓度分布信息提取出来。采用高斯分布烟羽为重构对象，用数值模拟的方法对重构效果进行了研究分析，分析表明重建结果与模型基本一致，表明了气体分布测量方法的可行性。为了研究在实际测量中的误差对气体分布重建结果的影响，在投影数据中添加了不同比例的随机误差，研究表明，投影误差对气体浓度分布重建结果影响很小。

采用傅里叶变换轮廓术来测量小电流钨极氩弧焊熔池表面高度，分析了表面高度与位相改变的对应关系，研究了电弧焊熔池液态金属的反射特性、熔池震荡及其对光束的漫反射效应，利用这种漫反射效应，通过搭建的熔池表面高度测量装置，拍摄到小电流钨极氩弧焊移动熔池的变形光栅条纹，经过计算机图像处理和位相高度转换，获得表面高度分布。研究表明，傅里叶变换轮廓术可用于小电流钨极氩弧焊熔池表面高度测量。

针对低色散玻璃 H-FK61色散值小，变化范围窄 (通常为十万分之六 )，对测量要求比较严格的情况，推导了三最小偏向角法的数学公式，对比分析了该方法与最小偏向角法的测量精度情况，得出在同等条件下三最小偏向角法精度优于最小偏向角法的结论，用现有精密测角仪 (±1″)验证了以上结论，并解决了 H-FK61色散的高精度测量问题，同时也为 FCD100(色散更低 )玻璃的色散测量奠定了基础。

以往检测衍射光栅波前时，需自行搭建检测光路，且搭建过程中由于元件较多，造成系统精度难以保证，得到的测量结果不够理想。针对这些问题，本文提出基于 GPITMXP/DX型 ZYGO干涉仪搭建检测光路，并对平面衍射光栅及凹面衍射光栅的衍射波前进行了检测，得到参考光与衍射光的干涉条纹及相关信息，拓展了 ZYGO干涉仪的用途。利用传统的干涉检测法，检测时，干涉仪与标准透镜及反射镜配合使用，标准镜精度接近 λ/40，干涉腔精度为 λ/20。检测得到平面光栅一级衍射光与参考光的干涉条纹及光栅的衍射波前，分析比较了两种检测凹面光栅的方法。与以往检测光栅波前装置相比，本文提出的测量装置精度高、安装简单，不需要搭建专门的波前检测装置，便于重复测量，得到的结果可靠性高。

针对传统最大似然被动定位算法（ MLE）在定位过程中需要设定初始位置的问题，提出了一种改进的 MLE定位算法。首先采用最小二乘法计算目标初始位置。此外，为了适应量测误差，将其与传感器位置之间的差方根作为传感器测量误差的近似加权矩阵，再使用加权最小二乘公式，估计新的目标位置。最后，将该估计值作为初始值，使用传统 MLE算法获得最终定位结果。改进算法无需设定初始目标位置，运算过程不易发散，时间复杂度不高，取得的定位精度和传统 MLE算法相同。仿真结果表明了改进算法的有效性。

本文简单介绍了几种常见的区域 LCD（液晶显示器）动态背光提取算法并分析其优缺点，在此基础上提出了一种基于动态阈值的 LCD背光调节新算法。该算法在平均亮度的基础上根据图像细节所占的比例适当的增加背光亮度，这样能够有效地保持图像的质量，降低背光的功耗。Based on Dynamic Threshold

为了在面向交通流监测的航摄图像分析中，使用模板匹配的方法提取道路交通流信息，需要首先计算道路区域的位置和用于追踪道路的模板。实时自动地提取用于识别道路的种子点和追踪模板，为此提出了一种一维无标记分水岭分割方法，需要简单的图像特征计算，不需要人工标记。通过计算道路截面极值，提取波谷区域，然后计算区域相似度，合并相似区域得到分割结果；通过对区域进行排名，并进行区域内放射搜索，识别出道路区域，计算道路追踪模板。结果表明与 Canny边缘提取和 Hough直线提取结果相比，人工干预较少；且数据处理量减小、道路提取效率提高；模板计算结果较好。

为实现 MSTAR图像无监督分割，并提高分割精度和计算效率，提出了一种基于 Gabor滤波增强的自适应阈值分割算法。首先利用多尺度、多方向的 Gabor滤波器组对待分割图像进行滤波处理，抑制目标、阴影和背景区域内部的斑噪起伏，同时增强区域间的差异性；在此基础上，通过对增强图像统计特性的分析，给出了灰度阈值计算形式，实现了 MSTAR图像的自适应分割。实验结果表明，本文算法对不同斑噪强度的 MSTAR图像均具有良好的处理效果，在分割精度、计算效率等方面优于传统的 OTSU，以及 FCM、MRF等分割方法。

在基于稀疏表示的超分辨率重建过程中，当对图像进行稀疏编码时由于其分解残差并不是简单的符合高斯分布或拉普拉斯分布，针对这一问题提出混合高斯稀疏编码模型。模型基于最大似然估计准则，首先定义目标函数为加权 l2范数逼近问题，根据分解残差定义其权值，采用迭代重加权稀疏编码算法进行求解。然后基于此模型建立超分辨率重建模型和算法，利用此方法学习训练出同构的高 /低分辨率过完备字典并求得图像的稀疏表示，最后对重建过程进行改进以提高算法对噪声的鲁棒性。实验结果验证了本文方法的有效性。