提出一种采用光纤陀螺捷联寻北系统来获得全断面掘进机机头方位角的方法，有效避免激光导向系统因机内不通视和粉尘烟雾等因素影响测量精度的问题。获取陀螺仪输出的地球自转角速度水平分量以及机载倾角仪输出的俯仰角与滚动角，通过坐标旋转变换进行陀螺敏感轴倾斜误差补偿，并利用地球自转角速度在载体坐标系各轴的分量构造公式消除纬度值，采用四位置寻北法计算出掘进机机头方位角。将系统安装于全断面掘进机中进行实验，得到寻北精度为0.07°，满足隧道施工要求。

为有效解决复杂监视场景中快速、准确检测运动目标，提出一种多帧背景差与柯西(Cauchy)模型融合的目标检测方法。该方法首先借鉴Surendra 背景模型的思路进行改进，采用多帧背景差法获取干净的背景图像，然后利用实时的视频图像和当前的背景图像进行绝对差分处理，最后通过Cauchy 模型对整幅绝对差分图像上的点进行背景点和前景点判别，实现对复杂监视场景中目标的准确检测。针对车辆、行人等不同对象的监控场景下进行实验，验证了本文方法不仅能够有效地抑制噪声及伪目标的干扰，而且能够快速、准确地分割出前景目标。

针对非线性条件下机动目标跟踪问题，在此提出了一种增广交互式多模型容积卡尔曼滤波(AIMMCKF)算法。该算法将交互式多模型容积卡尔曼滤波(IMMCKF)应用到一个非线性状态增广系统，以得固定延迟平滑状态估计。同时，采用增广转换操作处理所用模型集中的不同模型可能属于不同状态空间的问题，保证算法能够正常进行。仿真结果表明，与传统非线性跟踪算法相比，所提算法在机动目标跟踪方面有更高的精度与更强的适应性。

针对下雪天气条件下高精度的运动目标检测，本文在GMM 算法基础上进行改进，首先采用多分辨率、高低阈值的思想对其进行优化，克服下雪天动态背景噪声的影响；然后运用计算颜色模型，抑制运动目标产生的弱阴影和光照变化；最后在各目标最小约束矩形内进行空洞修补，填充由于阴影过度抑制和被雪覆盖目标表面丢失的运动掩模。实验结果表明：改进算法7 项指标都优于GMM 算法，与当前较优秀的FTSG 算法相比，7 项指标中有4 项超越，2 项接近。

星敏感器是一种精度达到角秒级的空间姿态测量装置，它的成像组件包括光学镜头和图像传感器(以CMOSAPS 为主流)。本文主要关注星敏感器APS 的装配，从理论上推导了APS 的空间位姿参量对计算观测矢量的影响，从而提出了一种在装配过程中控制及标定这些参量的方法并研制了相应的实物系统。测试数据表明，该系统对倾斜的两个分量的标定重复性误差分别为±1.05″和±1.09″，对滚转的标定重复性误差为±9.4″，对偏心的两个分量的标定重复性误差分别为±0.53 μm 和±0.55 μm。

本文针对星点成像中的过饱和现象，分析了星像点的点扩散函数(PSF)特性，建立了过饱和星像点能量分布模型，提出了一种过饱和星像点PSF 相关算法。该算法首先确定与星像点目标区域相似度最好的PSF 序列，通过找到该序列的最大值进行定位。仿真实验表明：在星像点有噪声的条件下，PSF 相关法的定位误差低至0.05 pixel；在非对称PSF 条件下，定位误差依然小于0.1 pixel，均比传统的质心法、曲面拟合等方法的定位精度高。

针对甲状腺B 超图像的低对比度和SPECT 图像的低空间分辨率的特点，提出了一种基于非下采样Shearlet变换(NSST)和改进脉冲耦合神经网络(PCNN)相结合的图像融合算法。本文用NSST 将两幅经过精确配准的源图像分解，得到低频子带系数以及不同尺度和方向的高频子带系数。低频系数采取区域能量取大的融合规则，高频系数采取改进的PCNN 算法，将改进的拉普拉斯能量和作为PCNN 的输入项，梯度能量作为PCNN 的链接强度，利用点火输出幅度总和取大的融合规则选择高频系数，最后通过NSST 逆变换得到融合图像。实验结果表明，本文所提出的算法在主观视觉和客观标准上均取得良好的效果。

线束是电子设备中广泛使用的接线部件，其质量可以通过测量线束的内径、外径等数据进行分析。本文使用水平集方法分割线束端子显微图像外径和内径轮廓。为处理粘连，首先设置图像的RGB 空间，然后将其转换至Lab 空间，再用水平集方法分割其外径轮廓。分割内径轮廓时，根据线束端子显微情况图像的颜色特点，将其转换至Lab 空间，以增强黄蓝信息之间的差异，使用水平集方法进行分割，后使用数学形态学方法进行处理，得到最终的内径轮廓。实验结果表明，本文方法可以同时获得较好的线束端子显微图像外径和内径轮廓，有利于后续的数据提取和质量检测。

为了避免图像的边缘毛刺及对比度差异对角点检测产生的不利影响，提出了一种多尺度局部微分模式相似性的角点检测算法。算法在边缘轮廓提取的基础上，利用各向异性高斯方向导数(ANDD)滤波器提取每一个边缘像素的局部微分模式。考虑到单个像素的微分模式容易受边缘毛刺的影响，因此利用像素及其支撑区域的微分模式之间的相似性构建角点测度。最后将3 个尺度下的测度融合为新的角点测度，实验结果显示，与已有的3 种算法相比，提出的算法在检测准确率、错检率、定位精度以及重复率上均具有更好的性能。

本文研究了基于光纤布里渊散射的光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW)覆冰识别技术，在热力学理论推导的基础上，使用Comsol Multiphysics 软件对导线温度分布进行有限元仿真分析，最终得出覆冰区段较非覆冰区对环境温度变化迟滞的结论，并根据一段时间内缆线温度变化识别出输电线路覆冰状况。基于研究结果，本文在布里渊时域反射计的基础上设计了一套基于光纤布里渊散射原理的分布式光纤覆冰识别系统，解决传统监测系统电源不足、电磁干扰等问题，并在昭通挂网运行，监测范围达到75 km，温度监测精度达到±2 ℃。

针对非结构化道路图像，本文提出了一种基于消失点信息的道路检测及智能预警算法。算法首先利用直线信息、竖直包络线分割、分组策略及聚类算法估计道路图像的消失点；然后基于消失点信息利用边界多特征软投票的方法提取道路区域；最后，根据非结构化道路区域的特点提取导航线，并根据汽车偏航角、偏航距离及偏航时间制定预警决策方案，从而对车道偏离智能预警。实验结果表明，本文提出的算法能快速有效的提取非结构化道路的道路区域，同时，根据预警参数可以有效的进行车道偏离预警。

为了综合利用红外和可见光云图的天气信息，本文提出一种基于非下采样shearlet(NSST)与自适应脉冲耦合神经网络(PCNN)相结合的红外和可见光卫星云图融合方法。首先利用NSST 对红外和可见光卫星云图进行多尺度、多方向分解，然后对分解得到的低频子带系数采用基于局部区域方差和局部区域能量的自适应加权方法进行融合，高频子带系数采用改进的自适应PCNN 进行融合，其中脉冲耦合神经网络的连接强度依据高频系数区域特征的不同重要性，通过一个S 型模糊隶属度函数自适应确定。最后对融合完成的低频和高频分量进行NSST 逆变换得到最终的融合云图。实验结果表明，基于本文提出方法的融合图像无论是从主观视觉效果，还是客观评价指标都要优于文中对比的典型融合方法，能为后续的天气分析和处理提供具有更加丰富的气象资料。

针对HEVC 的视频流版权问题，提出了一种抗量化转码的零水印算法。首先，经过统计发现量化转码后编码单元(CU)深度具有很强的稳定性，部分深度会发生转移且主要往相邻深度转移；然后，为增加深度特征的顽健性，对CU 深度进行分组，并映射成二值信息；最后，将加密后的特征信息同混沌置乱后的版权信息异或，与时间戳作为最终注册的零水印。实验结果表明，该算法对量化参数在一定变化范围内的重量化转码攻击以及常见的信号攻击具有很强的鲁棒性。

视频运动检测中，运动阴影常被误检为运动目标。针对这一问题，提出了一种利用哈尔型特性局部二元模 式(HLBP)检测运动阴影的方法。首先，提取每个检测到的运动像素及其对应背景像素的HLBP 特征向量。其次， 使用曼哈顿距离度量HLBP 纹理差异，获得纹理差异图。最后，利用最大类间方差算法(Ostu 算法)对纹理差异图 进行二值化处理，得到消除运动阴影后的目标结果。实验表明，该方法在多种室内外场景中能实时且有效地检测 出运动阴影，具有较强的实用性。

本文提出了一种利用信息论研究光学成像系统的新方法。通过改进傅里叶变换，光强函数被分解成一系列非负谐波的线性组合。物的归一化谐波系数集合可看作信源，像的归一化谐波系数集合可看作信宿。利用成像积分方程的特征值可得到光学信道矩阵。进而通过计算平均互信息和信道容量来评估光学系统的信息传递能力。