为改善强降质图像的分辨率水平, 提出了一种正则化恢复联合稀疏表示的单帧图像超分辨率重构框架。为同时放大图像并抑制模糊及噪声, 首先根据退化估计正则化平衡极小问题的逼近项和先验项, 然后基于初步的锐利清晰图像和预先建立的图像超完备稀疏表示字典实现边缘保持的图像分辨率放大。正则化恢复的输出改善了传统学习法图像超分辨中低频分量的双立方插值版本, 同时对降质的有效抑制降低了字典原子对退化信息的依赖性。实验结果表明, 本方法可对模糊含噪的低分辨率图像实现有效的超分辨率重构。

对高分辨率遥感图像进行去噪是遥感研究中的一个重要难题。本文提出了一种新的基于稀疏表示的高分辨率遥感图像去噪算法, 该算法根据加噪高分辨率遥感图像的特点利用 K-SVD算法自适应的学习得到能高效描述遥感图像内容的字典, 利用稀疏表示实现去噪, 并且保留原图像的有用信息。通过对“高分一号”获取的遥感图像进行实验表明, 该算法能较好地滤除遥感图像的噪声, 提高了图像的峰值信噪比, 该方法比其他字典学习算法及其他去噪算法具有更好的性能。

为了减少运动估计在图像编码中所占用时间, 提出了一种基于局部极值搜索的运动估计算法。首先根据搜索块的大小将搜索区域进行完全分割。然后从搜索原点进行螺旋扫描, 确定扫描点所处分割区域的局部极小值位置, 与前面极小值进行比较得到现阶段最小值。并根据一系列提前终止条件和标记跳过机制, 在全局扫描的同时保持快速性。最后得到所有分割区域的最小值作为全局最小值, 并进行步长为 1的菱形细化搜索, 确定最佳位置。实验表明, 与 UMH算法相比, 该算法可在码率上升最大不超过 0.03 kb/s、信噪比下降最大不超过 0.005 dB的情况下提高编码速度, 特别是对于中高运动复杂度图像的编码速度可比 UMH算法提高 10%左右, 具有应用价值。

本文针对高斯模糊失真的立体图像, 提出了一种基于二维经验模式分解的无参考质量评价方法。该方法先通过二维经验模式分解将图像分解成内蕴模式函数分量和残差图像, 再对每个内蕴模式函数分量提取它的统计信息量(均值, 方差和信息熵), 并结合广义高斯分布方法提取每个内蕴模式函数分量的形状参数、尺度参数作为图像的特征信息, 然后利用支持向量回归模型对特征进行融合并预测得到立体图像质量的客观评价值。实验结果表明, 该模型与主观评价结果有较好的相关性, 符合人眼视觉系统。

多光谱成像系统将光分成多个光谱通道, 对不同的通道进行单独成像后合成一幅多光谱图像。不同通道的光折射率不同, 造成聚焦清晰位置也不同, 需要对每个通道分别调焦。为解决调焦耗时的问题, 本文基于不同通道间清晰度曲线的相似性, 提出一种快速的自动调焦方法。先选定一个基准通道调焦, 得到清晰度曲线, 对其余通道, 利用清晰度曲线的相似性只需采集少量图像就能求出清晰调焦位置。实验表明, 该算法能快速准确的完成对各个通道的调焦, 效率明显优于已有算法。

本文针对一种新型准互易反射式光学电压传感器的光路结构, 根据环境温度变化对偏振光纤双折射的影响, 研究出一种构建较理想互易光路的方法。此方法能够在实际应用中快速精确地确定出测量光纤与补偿光纤的最佳光纤长度差, 使光路达到较好的互易性, 有效改善光路的抗干扰能力, 同时使光路获得良好的温度相关性, 对此种光路的实际应用和生产具有极大参考价值。

针对传统周期性气孔结构的微结构光纤光栅 (MOFG)写入过程中的高写入散射问题, 本文提出一种新型的大圆孔式微结构光纤光栅。其特点是用一填充适当折射率流体的大圆孔结构来代替部分周期性小气孔。当光束从外侧写入光栅时, 一方面会避免传统周期性气孔结构带来的高写入散射问题; 另一方面大圆孔也将起到一微透镜作用, 有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。仿真分析结果表明：新型大圆孔式微结构光纤光栅的写入效率可达到传统周期性光子晶体光纤光栅、单模光纤光栅写入效率的 288%和 206%左右。同时本文也提出利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性, 从而改善单侧写入造成的写入场分布不均匀问题和写入致双折射问题。

我们设计并制作了一种基于 Mach-Zehnder干涉的高灵敏折射率传感器, 其结构由两个光纤纤芯偏移的熔接结经包层腐蚀后组成。首先, 利用商用的光纤熔接机在单模光纤上制作两个光纤纤芯偏移的熔接结; 然后, 将光纤化学腐蚀获得细薄的光纤包层, 则光纤倏逝场与周围介质强烈相互作用, 即制作出 Mach-Zehnder干涉型高灵敏折射率传感器。实验结果表明, 制作的长度为 10 mm、直径为 13.2 μm的 Mach-Zehnder干涉型折射率传感器, 在折射率 1.333~1.368 5和 1.368 5~1.386范围内, 其传感灵敏度分别高达 1 288.05和 2 118.26 nm/RIU。该传感器具有高灵敏度、结构紧凑、制作简单和低成本的优势。

针对高精度测量的要求, 探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了 Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用, 研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率之间的关系模型, 利用 Lebenberg-Marquardt算法对光栅反射光谱进行特征提取得到特征参量表征传感信息。初步实验证明了该高精度解调方案的有效性和可行性, 并分别获得了 0.1℃的温度分辨率和0.5 με的应变分辨率, 对高精度光栅传感系统的研制具有一定的供参考价值。

为了解决 LED路灯的散热问题, 有效降低焊盘温度, 从而提高灯具整体性能的稳定性, 提升 LED实际工作时的发光效率, 本文对 LED路灯模组接口进行了研究。首先分析了现有 LED路灯模组接口 (如四螺钉定位 LED模组、ZHAGA联盟的路灯 LED模组标准)的合理性及存在的缺陷, 并由此总结出大功率照明用 LED模组接口应该具备的 3种特性。根据我国 LED路灯的实际工作环境和安装条件, 提出了一种具有一定辅助热传导作用、安装简单、且易于升级换代的接口 .楔型连接槽, 并具体阐述了其在模组化 LED路灯中的应用。此外, 本文通过理论分析和实验验证的方式, 证明了楔型连接槽模组接口应用于 LED路灯上的优势及可推广性。

中阶梯光栅作为高色散和高分辨率光学器件, 已经广泛的应用于大型光谱仪器之中。在中阶梯光栅的刻划过程中, 存在刻划误差, 这将严重影响光栅衍射性能, 最终使得衍射效果产生缺陷。针对此情况, 定量分析了中阶梯光栅的刻划误差对衍射光谱、衍射级次、波前误差、鬼线强度、杂散光强度的影响以及提出了一种从衍射效率角度分析刻划误差的方法。在满足一定条件下, 求得上述因素对应的刻划误差分别为： 1 265.8 nm、352 nm、37 nm、112 nm、3.4 nm。这对光栅刻划时限定刻划机的刻划精度提供了直接和重要的参考。

通过介绍基于光反射的大屏幕定位方法, 解释了视觉触控的实现原理, 搭建了大屏幕触控系统。针对大尺寸超大屏幕的应用和平板显示屏幕的大型化趋势, 研究了超大屏幕触控的小信号检测方法, 包括位置选行方法、背景跟随方法和屏幕抗重压方法。实验证明, 在不需要佩戴任何标记和传感器的条件下, 基于光反射的超大屏幕触控系统能够在 100英寸(1英寸=2.54 cm)的大屏幕上全屏绘图且不产生断笔与跳笔等现象, 触控系统的设计也为大尺度真三维人机交互奠定了实物基础。

本文提出一种新的结合纹理、形状和衰减特征信息的超声图像特征提取算法, 并用于甲状腺肿瘤的良恶性鉴别。重点研究并改进了甲状腺肿瘤的纹理特征提取算法, 在传统局部二值模式 (Local Binary Pattern)算法的基础上, 将邻域改成椭圆状, 更有利于肿瘤的表示并有效提取了肿瘤的各向异性结构信息; 对距离编码采用模糊逻辑建模, 克服了超声图像斑点噪声带来的不确定性; 此外, 提取了肿瘤的圆形度, 归一化径向长度的标准差, 面积比率、粗糙度指数和衰减系数作为表征甲状腺肿瘤的特征向量; 最后, 采用支持向量机 (Support Vector Machine)对甲状腺结节进行分类识别。与其他特征提取方法相比较, 本文提出的特征融合算法描述准确率高, 具有较高的分类准确性, 通过实验验证了所提方法的合理性和有效性。

目前, 视频跟踪正向大范围长时间目标跟踪研究方向发展。重现行人识别是对行人目标进行大范围长时间持续跟踪的关键技术, 是后续行为分析的基础。本文提出了一种基于非稀疏多核支持向量机的重现行人识别算法。首先, 该方法提取跟踪行人视频图像序列的多层 SIFT视觉单词树特征和多层颜色直方图特征。接着, 利用高效的非稀疏多核支持向量机算法在线融合多层 SIFT视觉单词树特征和多层颜色直方图特征得到行人外观模型。最后利用存储的行人外观模型库对重现行人进行识别。该方法可应用于多摄像机视频监控中同一行人目标的跨摄像机跟踪以及单摄像机监控中行人目标重新出现的识别。实验结果表明, 该方法能快速训练人体目标外观模型, 能获得很高的识别率。

针对智能辅助驾驶系统中嘴部跟踪定位需要满足实时性、准确性等问题, 本文提出一种追踪并定位嘴部的方法。该方法把定位分为追踪和目标检测两个部分。在追踪阶段, 通过扩散追踪范围, 利用压缩追踪的鲁棒性, 改进学习因子更新机制, 实现了长时间追踪; 在检测和定位部分, 充分考虑到了不同人嘴部, 不同表情的区别, 使用 Adaboost算法, 达到了辅助驾驶系统中所要求的准确性。另外, 压缩降维, 级联分类器的引入, 使得快速性也得到了保证。实验结果表明, 可以完成在辅助驾驶系统中的应用, 有较强的实际意义。