单点金刚石车削(SPDT)技术的发展为铝镜的批量化生产和应用奠定了工艺和技术基础。为减小安装预紧力、安装面不平引起的镜面变形从而保证光学像质, 总结了典型的铝镜消应力支撑结构形式及设计原则。SPDT 技术为光学辅助装配开辟了新的技术途径, 分别针对单侧单镜、双侧单镜及分离双镜的情况进行了SPDT 辅助装配设计的说明, 结合实例阐述了光学面、结构安装面、基准传递面、干涉检测参考基准面的集成式SPDT 加工实现高精度装配基准传递保证反射面之间高对准精度的流程, 该方法可提高光学系统装配效率, 缩短产品研制周期。

由于运动注意力模型不合理、光流估算的局限性和噪声影响, 对于复杂运动场景, 现有运动注意力计算方法往往不能准确计算出运动显著图。本文提出了一种新的运动注意力计算方法, 该方法首先根据注意力形成机理构建运动注意力模型; 在可变块大小运动估计的基础上计算运动注意力; 最后采用空间多尺度融合得到最终的运动显著图。通过对多个高清视频序列的测试, 表明本文提出的方法比现有方法更能准确地计算出运动显著图。

针对食品安全检测, 构建了一种角度扫描型便携式表面等离子体共振生物传感器。详细介绍了光学系统、硬件电路及软件设计。并以盐酸克伦特罗(瘦肉精的一种)为检测样品, 通过在传感器芯片固定生物探针, 对浓度分别为2 mg/L、4 mg/L、8 mg/L、16 mg/L 和32 mg/L 的盐酸克伦特罗抗体进行了连续检测实验。实验结果符合生物分子免疫反应规律, 证明了该装置的可行性。该装置便携、易操作, 在食品安全检测领域具有广泛应用前景。

可靠、有效的视盘定位对自动眼底病变分析具有重要意义。本文提出一种快速自动定位视盘方法, 首先基于梯度和亮度信息提取视盘的候选区域点; 然后利用血管在视盘区域分布非常集中并且沿垂直方向延伸,对候选点进行匹配滤波最终定位视盘点。本文方法在五个公开的眼底图像数据库1 540 幅图像上进行了测试, 其中1 514幅眼底图像定位成功, 准确率达到了98.3%, STARE 图像平均处理时间为6.3 s, 在所有正常和病变眼底图像测试中表现出良好的鲁棒性。

为了实现对近景目标物的三维测量, 研制了一种小型仿生复眼系统。介绍了该复眼系统的结构及其参数设计原则, 并对该系统采用的标定、三维测量等算法进行研究。首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台, 并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai 式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定, 通过比较实验结果发现Tsai 式标定方法精度更高, 更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题, 提出了一种新的图像畸变数学模型, 有效的提高了边缘子眼的标定精度。最后建立了多子眼三维探测模型, 并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响, 认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明, 在距离复眼相机150～260 mm 范围内, 该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右, 在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。

针对智能视频监控的需求, 提出一种无监督学习的异常行为检测方法。首先, 采用混合高斯模型建模提取出运动目标, 对运动区域进行标记; 然后提取运动区域内的光流信息, 将其归一化成特征矩阵, 并建立实时更新的特征矩阵观测序列; 最后利用二维主成分分析(2DPCA)的重构原理对观测序列进行分析, 根据重构特征矩阵与原特征矩阵的能量比来判断是否存在异常行为。基于不同数据库下的视频序列实验结果验证了所提方法的有效性。

应用于航空的记录系统, 要求具有比地面系统更高的可维护性和可靠性, 体积和功耗也有严格的限制。针对这些要求, 本文提出了基于ATR 加固结构的嵌入式NAND Flash 图像记录系统。系统采用CPCIE 3U 规范设计, 置于1/2 ATR 机箱内, 增强了系统的可靠性和可维护性。通过引入SRIO 高速总线和NAND Flash 存储阵列, 解决了数据的高速实时记录。在此基础上, 详细阐述了系统各板卡的设计。实验结果表明, 该记录系统运行稳定可靠, 记录速度达到912 MB/s, 满足高分辨率航空CCD 相机的记录要求。

SAR和可见光图像成像机理不同, 图像差异较大, 较难取得良好的融合效果。本文面向目标识别, 通过分析图像的成像机理, 首先在NSCT 融合框架下, 将SAR 图像中重要的目标信息加入到可见光图像中, 并尽可能多的保留源图像的边缘细节信息; 再结合数学形态学和多尺度空间理论, 提取源图像的亮、暗细节特征, 进行特征级融合, 得到亮、暗细节特征显著增强的融合图像。实验结果表明, 本文算法有效的融合了SAR 图像的目标信息, 并增强了源图像的细节特征, 达到了较好的视觉效果, 提高了图像的目标检测和识别能力。

对于形状和表面纹理都有变化的物体的检测, 局部不变性算子并不适用, 而现有的局部描述符对于区分这种形状的作用也并不明显。为此本文提出了一种新的基于方向描述符的物体检测算法。根据模型轮廓图或边缘图像计算出初始描述符, 在此基础上为图像中的每一点生成方向描述符。方向描述符既可以描述边界的走向, 又可以容忍边界的较小变形。使用多分辨率加速的滑动窗口算法, 将每个有效的候选区域与模型的描述符矩阵进行匹配, 以判断此位置是否包含目标物体。实验结果显示, 本文算法取得了相对较高的检测率。

傅里叶描述子是物体轮廓分类的重要方法, 当前大多数研究只利用了其幅值特征, 不能满足轮廓分类的精确度要求。针对这一问题, 提出了三种融合傅里叶描述子幅值和相位特征的方法对轮廓进行分类, 对三种融合方法的准确性进行了比较。实验表明, 基于像素级的融合方法对轮廓分类最为有效, 相比于只采用幅值特征的方法准确率提高了10%, 但需要的特征向量维数大大增加, 判别的时效性有所降低。通过像素级融合的傅里叶描述子与曲率尺度空间描述子以及形状上下文特征在目标识别应用中的比较可以看出, 傅里叶描述子具有较高的时效性。

针对惯性约束性聚变(ICF)实验中高分辨靶源辐射成像的需要, 对结合电子束光刻和X 射线光刻制作大高宽比菲涅尔波带片的制作工艺进行了研究。首先采用带有自支撑薄膜的衬底进行电子束光刻和微电镀技术来制作X射线光刻掩膜, 以此来降低电子束光刻过程中的背散射, 然后采用多次X 射线曝光和全水电镀的方法来增强大高宽比图形的抗倒性, 从而完成了大高宽比波带片结构的制作。对所制作的自支撑波带片最外环宽度为350 nm, 厚度为3.5 μm, 高宽比达到10, 侧壁陡直且具有优良的结构质量, 可用于10 keV~30 keV 波段的硬X 射线成像。

由于卫星图像来自于不同的传感器、由不同的视角和光谱、在不同的时间获得, 图像间存在较大差异。为了有效配准图像, 提出一种“先粗后精”的配准算法, 首先采用Fourier-Mellin 变换算法实施快速的粗配准, 然后采用以修正的结构相似度为测度的优化算法实施精确配准。对于真实的卫星图像配准, 由于没有准确的衡量标准, 很难给出定量的评估结果。本文提出一种新的配准评估方法——匹配曲线特征评估法, 以匹配曲线的峰度、峰偏、峰值以及峰值间均方根误差(RMSE)为定量评估指标, 以峰值间RMSE 最小为准则自动调整配准参数。结果表明, “先粗后精”的配准算法能够实现相当精确的配准; 匹配曲线特征评估法不仅能够从曲线的光滑度、尖锐度等特性直观描述配准性能, 并能由曲线的特征指标定量评估配准效果, 而且还能自动调整配准参数, 使配准更加精确。

融合多通道的卫星云图可为监测和预报天气状况提供更加全面可靠的信息。本文提出一种采用抗混叠移不变Contourlet 变换(Aliasing-suppression and Shift-invariance Contourlet Transform, AS&SICT)的卫星云图融合方法。首先, 为了克服原始Contourlet 变换的频谱混叠及移变问题, 将抗混叠滤波器组与非下采样方向滤波器组相结合, 构造出AS&SICT; 然后, 对两通道卫星云图(红外与可见光)采用AS & SICT 分解成低频及若干高频方向子带, 对低频子带系数采取加权区域能量融合规则, 而对高频子带系数采取加权区域方差融合规则进行融合处理; 最后, 对融合后系数进行抗混叠移不变Contourlet 逆变换, 得到融合云图。实验结果表明, 本文方法融合的云图, 由于增添了可见光云图的纹理细节信息, 不仅提高了原始红外云图的分辨率, 而且较好地保留了红外云图的亮温信息。

提出一种基于目标轮廓直线的参数方程和边缘灰度直方图相结合的跟踪算法。首先, 利用Hough 变换得到待匹配直线的直线参数方程, 同时建立该直线边缘的归一化灰度直方图, 由此得到的初始模板包含了目标的空间位置和像素分布信息。然后, 在后续帧中, 利用梯度方向和参数方程对分割后的像素进行聚类, 得到多条待匹配直线。最后, 利用灰度直方图匹配算法获得直线边缘的精确位置。实验证明该算法对处于复杂背景下、存在局部短时遮挡的包含直线边缘的目标有很好的跟踪效果。