研究了航空多角度偏振辐射计的辐射定标方法， 以消除其自身引入的偏振效应，提高偏振辐射计的测量精度。首先，根据引入仪器偏振效应的主要因素推导了含定标系数的仪器探测方程，由仪器在0°和90°两个状态下对同一信号的探测方程求解了定标系数表达式，并设计了仪器分别处于两个状态下获取信号、求解定标系数的定标方法。最后，分别针对非偏振光源和完全线偏振光源的测试数据求解了所有的定标系数，使用可调偏振度光源验证了偏振定标结果。结果显示，该仪器偏振测量精度不低于0.5%，满足仪器精度指标要求。

针对集成成像裸眼三维显示技术受三维再现像再现深度的限制而无法实现大规模应用的问题，提出了一种基于小发散角的投影式集成成像三维再现深度的拓展方法。该方法利用投影式集成成像显示系统和一个辅助透镜来控制元素图像阵列中各像素点的发散角度，利用小发散角度实现了再现深度的拓展。与传统的多中心平面拓展技术相比，该方法具有系统结果简单，扩展效率高，对显示器件要求较低的优点。光学实验结果显示，当元素图像阵列中各像素点的发散角为1.79°时，集成成像三维再现深度是原来的6.4倍，比传统的多中心平面扩展技术实现的4倍再现深度提升了60%，为提高集成成像三维再现像的品质提供了一种有效的解决方法。

利用DTF型太阳光度计在我国几个典型城市地区较长期观测得到的资料，分析了不同地区气溶胶光学厚度日变化和季节变化特征，得到了各地区观测期间日均值、月均值和季节值的变化。结果显示，观测期间丽江地区气溶胶光学厚度最小，大气较洁净，大气中以细粒子为主；其次是张北；喀什和合肥地区气溶胶光学厚度都较大，但喀什、张北多以粗粒子为主，合肥多以细粒子为主。各地区都在春季气溶胶光学厚度较大，冬季最小。喀什的气溶胶光学厚度值多集中在0.15到0.7之间，张北多集中在0.08 到 0.4之间，合肥多集中在0.2到0.75之间，丽江多集中在0.01到0.1之间。各地区气溶胶光学厚度和ngstrm波长指数频率分布基本呈高斯分布，气溶胶光学厚度峰值分布由高到低依次为合肥、喀什、张北、丽江，ngstrm波长指数由高到低依次为丽江、合肥、张北、喀什。

分析了温度对三线阵测绘相机传递函数和交会角的影响，通过热光学计算确定了测绘相机的热控指标。首先，在设定测绘相机热载荷状态的基础上，用有限元方法分析了温度场及热弹性变形；利用Zernike多项式进行波面拟合，代入光学软件考察温度对光学系统传递函数的影响，得到测绘相机光学传递函数在假定温度场作用下的下降系数。然后，进行了测绘基座的热尺寸稳定性分析，并在此基础上考察了温度对测绘相机交会角的影响。实验显示，上述分析避免了热控设计的过设计或设计不足，为制定合理的热控设计指标提供了数据依据。

针对光学元件表面质量在线检测的特点，设计了基于数字全息的三维再现检测系统。该系统采用离轴光路，避开了被测元件的光轴，在数字全息再现过程中应用倾斜相差补偿技术去除了由于离轴检测引入的倾斜相位畸变。在检测过程中，利用围绕光轴旋转被测元件的方法来改变入射照明光方向矢量和相应的观察方向，实现了多照明矢量合成孔径技术的应用，扩展了系统的检测距离，提高了系统分辨率。同时，多照明角度下检测数据的叠加，还有效地抑制了检测过程中出现的散斑噪声对结果准确度的影响。通过对分辨率板、高精度玻璃反射镜的检测实验，验证了该系统在光学元件表面检测中的作用。当记录距离为40 cm时，其分辨率能够达到10 μm，满足光学元件表面检测的需要。

研究了谱域光学相干层析(SDOCT)成像系统的量化技术，通过量化OCT图像来获得生物组织内部的信息特征对组织光学散射特性进行定量分析。给出并讨论了单次散射模型，具有轴向点散射函数(PSF)的单次散射模型和多次散射模型，利用平均A-scan算法和非线性最小二乘法曲线拟合，研究不同浓度IntralipidTM溶液的散射特性。实验显示,IntralipidTM溶液的散射系数与浓度在1%~10%间基本呈线性关系，验证了具有PSF的单次散射模型比较适用于本文的谱域光学相干层析成像系统。利用该模型对小鼠的新鲜肝脏进行量化研究，得到小鼠新鲜肝脏在波长λ0为1550 nm时的散射系数为8.9 mm-1。本文的研究为该项技术今后在临床医学上对各种疾病的诊断和治疗奠定了基础。

研究了化学镀Ni-P涂敷后光纤布拉格光栅(ENFBG)的均匀轴向拉力响应特性。利用其轴对称特性，分析了光栅的应力及应变状态；采用有限元方法数值分析了光栅应变，并实验验证了数值分析结果。数值分析表明：处于纤芯处的光栅被均匀拉伸，剪应变远小于正应变，可忽略；正应变与轴向拉力成正比，ENFBG中心波长的变化正比于均匀轴向拉力变化；但由于化学镀层与光纤力学特性的差异，镀层对FBG轴向均匀拉力响应起去敏作用。当化学镀层厚度为7.25 μm时，ENFBG的均匀轴向拉力实测灵敏度为12.45 pm/MPa, 相关系数为0.999 6，理论计算值为12.744 pm/MPa，但随着镀层厚度的增加，灵敏度呈下降趋势。镀层在为FBG提供良好保护的同时，ENFBG中心波长对于轴向拉力保持线性响应。实验显示ENFBG是性能良好的轴向拉力传感器。

基于惯导系统的误差传播特性和轴向陀螺对经纬度误差的影响规律，提出了精确校准轴向陀螺漂移的方法以解决在单轴旋转惯导系统中单轴旋转只能自动补偿与转轴垂直的陀螺漂移，不能补偿轴向陀螺漂移的问题。首先，介绍了单轴旋转惯导系统自动补偿的基本原理。然后，在静基座的条件下分析了轴向陀螺漂移、初始方位和姿态角误差、初始速度误差等对经纬度的影响规律。提出了一种利用经纬度误差作为观测量，采用最小二乘法对轴向陀螺漂移进行精确校准的新方法。最后，利用激光陀螺单轴旋转惯导系统进行了静态导航试验和跑车试验。实验结果显示，该方法对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.000 5 (°)/h，系统的定位精度优于1 nm/72 h。该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移，使系统达到较高的导航精度，具有很强的工程实用价值。

针对空间光学遥感器在轨运行期间其热物理属性的实际参数与热设计参数之间存在一定的偏差，从而影响整机热设计的问题，本文基于系统灵敏度理论，对空间光学遥感器的热设计进行了分析，并建立了在轨条件下的热平衡方程组。通过分析热平衡方程组的设计变量，总结出影响整机温度分布的热设计参数。以某空间光谱成像仪热设计为例，分析了上述影响整机温度分布的设计参数的灵敏度。灵敏度分析结果表明：整机平均温度对太阳吸收系数的灵敏度几乎为零；对红外半球发射率的灵敏度为2.2～14.55 ℃；对内部热源的灵敏度为1.8～2 ℃/W；对导热率的灵敏度为2.25×10-3～4.39×10-2 m℃2/W；对接触导热系数的灵敏度为0～1.1×10-3 m2℃2/W。试验验证结果表明，基于灵敏度分析结果的热控设计方案有效且可行。

提出了一种利用陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性估计光源强度噪声抑制效果的方法，并在现场可编程门阵列(FPGA)中进行了实时估计。根据估计结果，判决是否进行强度噪声相减，以提高光纤陀螺强度噪声抑制方法的可靠性。理论分析表明，强度噪声抑制效果与信号相关性直接相关。利用该方法，对某高精度干涉型光纤陀螺进行了实验。结果表明，当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号互相关系数为0.91时，干涉信号噪声方差降低至17.16%，然而，当上述互相关系数为0.28时，噪声相减法反而使干涉信号噪声方差增大至143.18%，由此验证了理论分析结果。利用该方法可以在线检测陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号的相关性，进而避免噪声相减法中当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性较差时，光纤陀螺噪声不降反升的情况，提高了强度噪声相减法的可靠性。

分析和优化了凹面光栅衍射效率自动测试仪的测量精度，以提高凹面光栅相对衍射效率测量结果的准确性。根据凹面光栅相对衍射效率测量原理，对凹面光栅出射光谱增宽、衍射光束截面变化、光源辐射亮度的控制和测量波长同步精度等影响测量准确性的因素进行分析，给出了必要的运算关系式。采用回归分析等数学方法，基于大量实验数据建立了测量结果的优化公式，并将该公式编入测量程序，实现了在测量结束的同时自动优化测量结果。实验表明，经过优化后的测量值更加准确，与相对衍射效率理论值的偏差均在±2.5%以内，有效提高了仪器的测量精度。该方法操作简单，无需添加或改动仪器的任何部件，可满足仪器实时性强、测量准确的要求。

为了对一种六足机器人的五自由度并联机械腿进行静力学性能评价和优化设计，提出了一种同时考虑约束力映射关系和驱动力映射关系的腿部机构静力学分析方法，并基于此方法对机械腿进行了优化设计。首先，通过分析腿部机构的驱动、约束映射关系，分别建立了腿部机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵；应用虚功原理建立了腿部机构的驱动静力传递平衡方程，在定义驱动静力学评价指标的基础上绘制了评价指标分布图，得出了结构参数与驱动静力评价指标之间的关系曲线。然后，采用同样的方法建立了腿部机构的约束静力传递平衡方程，定义了约束静力学性能评价指标，得出了结构参数与约束静力评价指标之间的关系曲线。最后，基于驱动、约束静力学性能评价指标，采用蒙特卡罗法对结构参数进行了优化设计。计算表明，固定平台结构参数a为200 mm、运动平台结构参数b为80 mm，UPU支链长度l1min、l1max分别为500 mm、900 mm时，腿部机构的静力学综合性能最好。

为了准确地预算出大口径SiC轻量化主镜镜面的温度变形，研究了不同热模式下SiC轻量化主镜镜面面形的定标和计算方法。将SiC轻量化主镜上的温度传感器在轴向厚度方向上进行分层处理，对每层上的温度分布采用准Zernike多项式进行拟合。以4 m SiC轻量化主镜为例，采用有限元法分别对准Zernike前9项温度模式(18种温度场)下的镜面变形进行定标计算，得出各种单位载荷作用下轻量化主镜镜面的最大变形以及面形误差PV值和RMS值。计算结果表明：准Zernike第一项模式、单位载荷作用下镜面变形最大，其面形误差RMS为278.3 nm。采用最小二乘法对各种温差场下的镜面误差进行准Zernike多项式拟合，获得了准Zernike像差项的系数。采用最小二乘法拟合计算出镜面变形误差产生的准Zernike像差项的系数，结果表明，18种温度场下产生的像差形式主要有：平移、倾斜、离焦、彗差和像散。

针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题，提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先，利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜，在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超声处理。然后，采用无背板生长方法在38CrNiMnMo模具钢基底上直接进行镍金属的电铸生长，讨论并解决了工艺过程中遇到的SU-8胶浮胶变形、非圆形基片的匀胶、胶膜中的气泡以及微电铸层结合不牢等问题。最后，制作出微通道宽度和高度分别为80 μm和35 μm的微注塑模具。实验结果表明，超声时效技术的使用避免了由于SU-8胶内应力过大引起的破裂、变形甚至从基底脱落等缺陷，增强了UV-LIGA技术制作微注塑模具的能力，提高了制作微注塑模具的成功率。

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关，因此，本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式，确定了桁架结构方案，并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导了三杆结构(桁架基本单元)的一阶频率解析式，并确定了其最佳形式。在初始设计的基础上，利用灵敏度分析和参数优化设计方法得到了一种24杆式主支撑结构。作为验证，对该支撑结构进行了静态翻转和动力学试验。试验结果表明，主支撑由竖直状态翻转到水平状态后，前端倾角变化小于10″，一阶固有频率为55 Hz，振动试验中支杆最大应力为135 MPa，满足各项设计指标要求。

压电陶瓷微动台的迟滞非线性严重影响其动态定位精度，为了解决这一问题，采用一种改进的PI模型对微动台的迟滞非线性进行了建模。为了提高传统PID算法对压电陶瓷微动台的动态定位性能，将改进的PI模型与传统PID算法组合构成前馈复合控制算法，并进行了微动台的慢速与快速动态定位实验。结果表明，对同频曲线定位时，前馈PID复合算法的最大误差为传统PID算法的40%左右，平均误差为传统算法的20%~30%左右；对多频曲线定位时，前馈PID复合算法的最大误差和平均误差为传统PID算法的33%左右。数据表明前馈PID复合算法的动态定位性能明显优于传统PID算法。

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制，提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法。首先，根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系；考虑到载体扰动的影响，提出了一种基于速度信号的改进干扰观测器结构，并分析了它的工作原理和鲁棒稳定性。然后，针对机械系统中普遍存在的摩擦等干扰现象，设计了基于模糊逼近的复合补偿控制策略以保证系统的跟踪性能。最后，利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性和跟踪误差的渐进收敛。实验结果显示，该控制方法具有较高的稳定精度，其跟踪误差可达μrad数量级，表明该方法可以有效地抑制载体扰动的影响并且具有良好的跟踪性能，是可行有效的。

利用静电纺丝技术制备了有机硅微纳凝胶光纤。在酸性条件下对正硅酸乙酯(TEOS)和正辛基三乙氧基硅烷(Octyl-triEOS)进行水解缩聚，同时掺杂氧气敏感荧光指示剂tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)ruthenium(II) chloride［Ru(dpp)3Cl2］，反应形成黏稠的溶胶溶液。然后，在10 kV高压静电场作用下对溶胶进行静电纺丝，获得直径为900 nm的凝胶纤维，并对拉锥后的多模光纤与电纺制备的微纳光波导纤维进行倏逝场光耦合，同时检测该纤维的氧气传感特性。实验结果表明：电纺制备的纤维具有光滑的表面结构，直径均匀，能够与拉锥后的光纤进行强烈的倏逝场耦合，同时激发纤维内部荧光指示剂，发射595 nm荧光。该纤维具有明显的氧气敏感性，在氧气浓度为0%~100 %(体积比)时，荧光淬灭程度I0/I与氧气浓度呈线性关系，响应时间低于100 ms。

研制了连续多点成形装置来完成三维曲面工件的高效、柔性加工，并对其成形载荷的变化趋势以及不同工艺参数对成形载荷的影响进行了研究。首先，介绍了连续多点成形原理；基于一定的假设条件，建立了成形载荷的理论公式；以双曲率元件为研究对象，建立有限元模型，分析了y方向载荷、z方向载荷以及合成载荷的变化情况。接着，分析了上辊压下量、板材厚度以及柔性辊曲率半径对成形载荷的影响。最后，设计出成形装置并进行实验。结果表明，y方向载荷最大值为6.693 kN，成形载荷的最大值为6.716 kN，成形载荷主要由y方向载荷决定；z方向载荷最大值为1.412 kN，为驱动工件运动的力；随上辊压下量的增加、板材厚度的增加以及柔性辊曲率半径的减小，y方向载荷均增加。成形载荷的变化情况与实际情况吻合，为成形装置的研制提供了指导作用。实验结果证明，连续多点成形是一种连续、高效、柔性的三维曲面成形方法。

为了实现对人体消化道的无损检查及治疗，基于结肠主动检查和肿瘤热疗的控制要求，设计并实现了结肠诊疗微机器人控制系统。首先，设计了结肠诊疗机器人系统的硬件组成模块和硬件电路；基于射频双向无线通信，给出了软件通信流程和通信时序的实时性要求。之后，驱动运动机构完成仿尺蠖的蠕动运动，并采用PID型广义预测算法控制加热线圈对肠道实施热疗，控制转台角度可旋转观察肠壁图像。最后，通过管道实验和动物活体实验，验证了系统的控制性能。实验结果表明：射频双向通讯可在0.6 s内完成控制命令的发送和诊查数据的接收，机器人运动步态连续稳定，视频摄像头可查看肠道前方和侧壁0～360°的图像，对肠道肿瘤实施热疗能在50 s内稳定到热疗温度设定值。设计的系统基本满足结肠机器人对肠道实时诊查和热疗的要求。

为了提高聚晶金刚石(PCD)刀具的生产效率，改进加工表面质量并减少刃磨余量，利用慢走丝电火花线切割机床(WEDM)对PCD复合片进行了加工工艺试验。对PCD复合片进行了5次切割，并分别测量了每次加工后的表面粗糙度、富钴界面层凹槽深度及宽度和PCD层刃口加工质量。试验结果表明：PCD复合片经慢走丝线切割多次加工，能够得到较好的表面质量，在众多影响因素中金刚石颗粒大小对加工质量影响较大；其中CTH025型号和CTB010型号的最终表面粗糙度分别为Ra=0.85 μm和Ra=0.57 μm，富钴界面层凹槽的深度分别为16.3 μm和5.7 μm，刃口处切口缺陷的尺寸也与金刚石颗粒的尺寸相当。经WEDM加工后的PCD复合片的刃磨余量可控制在4～15 μm左右。

在所构建的纳秒脉冲激光电化学加工系统中，利用激光辐照和脉冲电化学刻蚀复合的方法对铝合金进行了加工试验，研究了激光穿过溶液作用于物质时产生的力效应和电化学效应对加工质量的影响。试验结果表明：高能脉冲激光透过电解液辐照在工件表面时，激光在电解液中产生的冲击波力效应和射流冲击力效应会使工件发生弹性变形，从而改变电极电势，提高电流密度，加速了对工件的刻蚀。激光产生的力效应能够去除加工区的钝化层，使其发生电化学反应，而非加工区不发生反应，从而显著增强了电化学的定域蚀除能力。最后，利用力学电化学效应，在浓度为0.5 mol/L的NaNO3溶液中实现了线宽140 μm左右、深宽比较大的微细刻蚀加工，获得了较好的加工质量和成形精度。

为实现单晶蓝宝石的延性研磨加工，采用纳米压痕和划痕法测试并分析了单晶蓝宝石(0001)面的微纳力学特性，建立了单颗圆锥状磨粒的压入模型并计算了延性研磨加工的受力临界条件，分析了金刚石磨粒嵌入合成锡研磨盘表面的效果。对单晶蓝宝石进行了延性研磨加工试验，采用NT9800白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法分析了单晶蓝宝石的延性研磨表面特征。试验结果表明：采用纳米压痕和划痕法可以为单晶蓝宝石的延性研磨加工提供工艺参数，单晶蓝宝石的延性堆积的极限深度为100 nm，金刚石磨粒的嵌入及在适当载荷下可以实现蓝宝石的延性研磨加工，实验条件下的最佳载荷为21 kPa，延性研磨后单晶蓝宝石表面划痕深度的分布情况较好，分散性小，研磨后的表面发生了位错滑移变形。

提出了基于构建最优函数来提高飞机姿态测量精度的方法。首先，利用模板匹配法获得飞机在两个测站投影的同名特征点，在发射坐标系下采用交会获得飞机同名特征点的坐标值，根据飞机在空间的特征三角形解算飞机姿态的初值。然后，建立飞机体坐标系；利用成像的共线方程，重新计算空间特征点对应的像点坐标；以重投影结果与实际像点之间的偏差最小作为优化目标函数。最后，通过迭代提高目标姿态解的精度。实验结果表明，飞机轴向成像在大于500 pixel时，姿态角测量误差小于0.1°。与中轴线法及飞机角平分线方向向量法测量精度比对，本文提出的方法采用的数学模型正确、算法合理，有效地提高了飞机姿态的测量精度。

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题，提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案。首先，根据四旋翼微型飞行器的动力学模型，设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器，该控制器由两部分构成，其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性；鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰。其次，利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性。最后，通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性。验证结果显示，在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下，跟踪误差可近似达到10-2。结果表明，IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性。

提出了一种利用平行透视投影模型的高效位姿迭代估计方法来提高单目视觉测量系统的精度和鲁棒性。通过引入齐次坐标表示，避免了现有算法对平行透视投影参考点选择的限制。首先，研究了平行透视投影模型下使用齐次坐标求解目标位姿的方法，阐述了它的几何意义。然后，通过迭代的方式将其应用于一般透视模型下目标位姿的高精度估计。仿真实验结果表明，本文方法提高了基于平行透视投影模型的位姿迭代估计的精度、速度和抗噪性能。实物测量结果表明，本文方法的平移测量精度优于0.1 mm，旋转测量精度优于0.1°，可以满足各种视觉检测系统的要求。另外，使用标志点和图像特征亚像素定位技术还可进一步提高该算法的精度。

提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术。采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响，满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求。首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量，再由此恢复退化图像。其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求，波前空间采样数可扩展至千单元数量级。系统在室内进行了激光光源图像恢复实验，使激光光源的能量集中度提高50%左右；在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复，其半高全宽下降了约80%。系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件，实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复。

提出了一种亚像素光带中心线实时提取方法。首先，通过跟踪光带轮廓线并进行多边形表示将光带分段；然后，利用轮廓线的逆时针排序特性以及分段光带方向和横截面方向的正交关系，采用序号表示方法计算光带横截面扫描线方向；最后，在扫描线上设计了自适应光带横截面宽度变化的灰度重心法计算亚像素坐标。针对6传感器线激光人脚扫描仪采集的分辨率为640 pixel×480 pixel的典型位置光带位图进行了实验，结果显示，采用本方法提取光带中心线用时不超过3.1 ms，精度达到亚像素级，能够满足多传感器线激光扫描视觉系统对光带中心线提取的实时性和高精度的要求。

以大面阵彩色CCD航测相机为研究对象，分析其成像过程，提出了影响相机辐射响应特性的各个因素，并以此为基础，建立了辐射响应特性模型。分别在暗场和使用积分球的条件下进行了辐射响应标定实验，通过组合更改输入辐亮度、曝光时间和CCD增益等因素对相机的辐射响应特性进行测量和分析。结果表明，相机R、G、B颜色通道随输入辐亮度变化的辐射响应特性并不相同，但在工作谱段范围内均呈线性变化趋势。采用最小二乘法对辐射标定数据进行拟合，一次多项式拟合结果的决定系数R2值均可达到0.999以上。当输入辐亮度不变时，相机输出图像灰度值随曝光时间或CCD增益的变化呈线性变化趋势，从而为其它工作条件下辐射响应特性曲线的推演奠定了理论基础。将相机辐射响应标定结果应用于相机调光功能，成像结果表明，获得的图像亮度适中，图像平均灰度值满足调光要求。

为获得高分辨率视网膜图像，建立了基于自适应光学的视网膜成像系统，并以成像时获得的残余像差作为图像复原的估计参数，通过半盲解卷积进行图像复原以获得高质量图像。通过Hartmann-Shark波前传感器和微机械薄膜变形镜组成的自适应光学系统对活体人眼像差进行测量与校正，并在成像时记录系统残余像差，据此重建光学传递函数作为图像复原模型初始参数估计，对获得的视网膜图像进行条件约束迭代半盲解卷积复原，消除像差对成像质量的影响，从而得到高分辨率视网膜图像。实验表明，系统获得的图像经该方法处理后可获得较满意视网膜图像，图像质量提高近一倍，成像成功率由38%提高至78%，成像时间缩短为原来的1/7。该方法在满足使用要求的前提下有效缩短了校正时间，提高了成像的成功率，提升了系统的适用范围。

针对图像获取过程中外界光照的非均匀性会使图像存在阴影区和高亮区，从而丢失图像细节的问题，本文结合偏微分理论，提出了基于直方图均衡化的偏微分图像增强方法。该方法首先将图像变换到梯度域，通过梯度场的变换得到新的梯度函数；然后应用最小二乘原理，对梯度场中变换后的图像进行重建以增强图像的纹理细节，表现原本不清楚的细节信息。另外，针对光照的不均匀特性，结合直方图均衡化，提出反均衡变换来增强图像的亮度和对比度。提出的算法采用有限差分法将图像离散化，并与热方程相结合，其计算简单，运行速度快，具有较强的灵活性和较广的应用范围。采用Visiual C++编程，对于大小为512 pixel×512 pixel的图像的处理时间为35 ms, 达到了视频实时增强显示要求。

为获取高空间分辨率的清晰图像，设计了一种双CMOS成像系统。该系统的两片CMOS传感器可同时获取相同场景的图像，其中一片CMOS传感器获取高帧率、低空间分辨率的图像序列；另一片CMOS传感器获取低帧率、高空间分辨率的运动模糊图像。首先，通过光流法计算高帧率、低空间分辨率CMOS传感器获取图像序列的全局运动路径，在能量守恒和能量与积分时间成正比2个约束条件下估计运动模糊核初始值，通过贝叶斯准则交替迭代优化运动模糊核。最后，利用TV-L1方法从低帧率、高空间分辨率CMOS传感器获取的模糊图像中快速、有效地恢复出清晰图像。仿真和实验结果表明：有38%以上的仿真图像复原结果误差率小于2，且受噪声影响小，复原图像的振铃小。另外，能有效去除实拍图像的空间移不变运动模糊。

针对高光谱影像近邻波段高度相关，直接在高维空间分类并非最优的问题，提出了基于最速上升和关联向量机(SA-RVM)的高光谱影像分类算法。使用最速上升(SA)算法搜索最优特征子空间，剔除冗余特征；然后，在特征子空间中训练RVM并分类。对4套测试数据进行的实验表明，SA选择的特征子空间中，RVM分类精度提高了2.5%以上，与支持向量机(SVM)相当。对训练样本较少的2套数据，精度提高了5.63%和6.2%。此外，SA-RVM的解稀疏，预测未知样本类别属性所需时间短。总体来看，SA-RVM精度高、判别速度快，适合处理大场景高光谱影像。

针对无线传感器网络研究对地表无线信道路径损耗预测的需求，以草原地表环境为研究对象，测量了2.4 GHz无线信号的传播特性，并用最小二乘法对测量数据进行了线性回归。结果表明，基于对数距离的路径损耗模型仍适用于地表无线信道的路径损耗建模，且双斜率模型的拟合精度优于单斜率模型。突变点的位置取决于天线高度，突变点前的路径损耗指数小于2，突变点后的路径损耗指数在3~4之间。通过对比远场的路径损耗预测值与实测值，进一步验证了双斜率模型的预测精度优于单斜率模型。最后，对传统模型与所得双斜率模型进行了性能对比，证实了传统模型无法用于地表环境，进而说明所得模型对无线传感器网络研究更具实际意义。