基于合肥国家同步辐射实验室(NSRL)低能量真空紫外光源的特点, 研制了耦合式刀片低能束流位置探测器, 用于在线监测波荡器辐射出的低能量真空紫外相干光源的稳定性。探测器采用V型耦合式刀片作为探针, 基于错位安装、倾斜嵌入被测光束边缘和直流偏压捕集自由电子等技术有效增强光电效应, 提高探针的响应灵敏度和探测器监测精度。介绍了耦合式刀片低能束流位置探测器的结构特点、探测原理和性能测试, 在线监测了NSRL波荡器光源的稳定性, 获得了一系列有价值的试验数据。结果表明：该探测器能完成NSRL-0.8GeV低能储存环上插入件光源的在线监测, 满足对改造后的新光源各插入件辐射光束位置稳定监测的要求。

针对大曲率自由曲面棱镜在加工中存在表面粗糙度差的问题, 本文采用离轴非球面面型研制了棱镜式虚拟显示目镜。目镜的3个光学表面都采用了回转对称的非球面面型, 其加工精度比自由曲面高且加工难度大大降低。通过控制棱镜各表面的曲率、倾斜角度来实现短焦距和大视场并通过优化高次非球面系数校正像差。实验结果显示：研制的目镜其光瞳大小为6 mm, 视场大小为55°; 在30 lp/mm处, 轴上视场的调制传递函数(MTF)值高于0.2, 轴外视场的MTF值高于0.1, 目镜的最大畸变量为-5.37%。棱镜的检测和试验结果表明：与自由曲面棱镜相比, 采用非球面面型能够显著降低棱镜表面的粗糙度, 避免图像重影现象, 成像更为清晰, 虚拟成像的目视效果得到了明显改善。

针对实际工程中相距数米至数十米的若干几何元素之间的空间夹角, 提出了大尺寸空间异面直线夹角激光检测系统的设计方案。首先, 根据常见待测直线元素不同的实体存在形式, 设计了相应的实体体现方法, 并建立了异面夹角测量所需的公共基准; 对于待测元素在公垂线方向距离很远的情况, 采用单束线结构激光作为公共基准。然后, 针对一个具体的工程实例, 给出了系统检测框架的设计思路。最后, 提出了公共基准与待测元素空间关系的获取方法。采用数字图像处理技术检测公共基准与各个待测元素构成的夹角并通过三角关系间接获得了待测元素异面夹角的检测结果。在30次系统测量中, 系统重复性精度达到±0.020 85°, 表明所提出的检测系统满足测量要求, 验证了测量原理的可行性。

提出了一种电子束泵浦准分子激光放大器的双程光路准直方法, 以保证光束在放大器中按照预定方向传输, 并使多路光束稳定精确地照射靶面。首先, 鉴于准分子放大器中无天然准直基准提出了利用双叉丝像传递光路进行准直的方法, 即把输入光束叉丝基准作为“近场点”, 把输出光束叉丝基准作为“远场点”, 并设计了放大器准直光路, 编写了相应的软件。然后, 在现有实验室条件下开展了电子束泵浦准分子激光放大器双程光路的自动准直实验。最后, 分析了影响该方法的相关因素及准直精度。实验及分析表明, 设计的准直系统在较短时间内实现了预定传输光路的自动准直, 系统自身精度为0.63 μrad, 光束最大复位误差为13.75 μm, 满足了电子束泵浦准分子激光放大器双程光路自动准直的要求。

介绍了一种用玻璃毛细管成像法精确测量微量液体折射率的方法及测量装置。该方法以充入透明液体的毛细管构成柱透镜, 基于共轴球面光学系统的成像原理, 对光学成像系统的放大率进行单一参数的测量, 进而计算出待测液体的折射率。测量了纯水、乙醇、乙二醇、丙三醇的折射率, 各种待测样品的需要量均小于0.002 mL, 结果显示本试验装置的测量准确度与目前商用阿贝折射仪(±0.000 2)相当。另外, 测量了不同浓度的乙二醇水溶液的折射率, 并对测量的数据点进行了曲线拟合, 测试结果与阿贝折射仪测量结果和理论公式计算结果所拟合曲线吻合完好。该方法具有待测液体用量极少、操作方便和折射率测量精度高的特点, 适用于微量液体折射率的精确、快速测量。

设计了一种由氙灯和发光二极管(LEDs)作光源的积分球太阳光谱模拟器来提高太阳光谱的光谱匹配精度。引进模拟退火算法研究光谱匹配技术, 设计了氙灯模块及LEDs模块的结构和控制系统。LEDs采用环带摆放和恒流驱动方式, 并通过多机通信系统控制。氙灯模块上安装截止滤光片和程控衰减器, 滤光片用来滤去氙灯红外波段的尖峰, 衰减器则用来调整氙灯入射到积分球的辐射通量。仿真实验表明： Epitex 公司的53种单色LEDs和氙灯完全可以模拟380~100 0 nm波段的AM 1.5标准太阳光谱, 光谱的平均相对误差为5.67%。分析讨论了该太阳光谱模拟器的光谱失配误差、出光面的辐照非均匀度和辐照不稳定度, 三者均可以控制在±3%以内。

结合背光源发展趋势, 提出了适用于侧出式LED背光的全局动态调光算法。首先, 根据显示图片平均灰度值、最大灰度值和平均值的差值确定背光调光亮度。接着, 基于S曲线对液晶像素亮度值进行补偿。亮度大于S曲线拐点的像素的调整因子大于1, 小于拐点的像素的调整因子小于1, 以此有效提高静态对比度, 并且不会引入溢出失真。对算法进行了仿真分析并开发了原理样机进行实际验证。结果表明：采用动态调光算法的液晶显示器的功耗严重依赖于显示内容; 显示40幅不同类型的图片时, 平均整机节能为9.39%; 静态对比度提高了124.7%。采用本文提出的全局动态调光算法的侧出式背光具有成本低、体积轻薄、节能、对比度高的优点。

从道路照明评价指标出发, 对发光二极管(LED)道路照明的配光进行优化设计。综合考虑照度分布与道路照明评价指标之间的函数关系, 建立了LED路灯照度分布的数学模型。以照明评价指标为优化条件, 亮度-照度比Q为优化目标, 求解有约束的最优化问题, 得到配光曲线。以沥青路面主干路为例, 把得到的配光曲线导入照明模拟软件中进行仿真模拟。配光优化结果表明：其横向配光呈非对称分布, 且最大光强偏向机动车道方向, 比传统的对称式配光曲线节能30.3%; Q为0.072 7, 高于一般沥青路面的比值; 同时各项照明评价指标均符合CJJ 45-2006的要求, 配光性能良好。

搭建了适于镜头中光学表面间距测量的实验装置, 用于非接触高精度测量镜面间距。该装置以光纤型时域光学相干层析系统为基础, 通过光学表面的层析成像精确测量其相对位置。对样品扫描装置进行了改进, 利用高精度导轨移动光纤准直器来移动成像范围, 实现对不同深度光学表面的层析成像。利用实验测量系统完成了对空气间隙样品及已装调好镜头的光学表面间距的测量,其中空气间隙样品的测量值为6.026 mm, 用游标卡尺得到的对比测量值为6.02 mm; 对镜头关键参数空气间隙的测量值为10.750 mm, 其设计值为(10.7±0.03) mm。实验系统误差为3.871 μm, 测量灵敏度为10.5 μm。结果显示该方法具有非接触、高精度、高灵敏度的特点。

针对现有寻优算法存在的重复计算问题, 提出了基于递推遗传的模糊3-划分熵多阈值荧光原位杂交(Fluorescence in Situ Hybridization, FISH)基因提取算法来提高用模糊划分熵算法提取多阈值FISH基因的效率。采用迭代验证法确定隶属度函数窗宽, 并使用附加边界条件及灰度权重的隶属度函数对图像进行模糊3-划分。为了提高阈值寻优的效率, 引入递推算法将模糊熵的计算转化为递推过程, 并保存部分不重复的递推结果用于后续的计算, 最后采用遗传算法寻优, 使得种群个体的计算能使用预存结果快速搜索全局最优阈值。对提取结果与几种常用算法进行了直观比较, 并对处理时间、分类概率等性能指标进行了量化分析。对多幅不同类型的仿真人工图像和真实FISH图像的测试表明, 处理时间仅为常用算法的1%, 错误划分概率小于6.00×10-2。提出的算法可以准确, 高效地提取FISH基因目标。

考虑大尺寸、高精度要求的飞机或特殊机型飞行器需要采用多仪器组合测量网络来完成数字化测量任务, 本文对测量网络进行了最优布站设计。介绍了传统的飞机调平理论, 提出了飞机数字化调平变换算法, 并建立了其不确定度模型。通过不确定度分析和误差依赖性仿真得出飞机各基准点不确定度和水平点位置对测量不确定度的影响。结合由激光雷达、iGPS组成的飞机数字化测量网络的测量特性, 提出了飞机数字化测量网络的最优布站设计方案。对某机型飞机水平测量实验验证表明, 经布站优化设计后的测量结果精度为0.402 mm, 提高了约20%。结果显示提出的布站设计方案有效、可行, 其分析方法为寻找高准确度、高效率的飞机数字化测量的布站设计提供了参考依据。

介绍了线阵-面阵CCD(LMCCD)制式相机的相关原理, 提出实现LMCCD相机的关键在于相机焦平面组件的研制。给出了LMCCD相机焦平面组件在研制过程中的关键技术, 如LMCCD像面基板与CCD的高精度拼接, 焦平面组件电子学部分的低噪声、高集成度设计, 焦平面组件在真空环境下的热噪声抑制和热传导设计, 以及焦平面组件的装配和焊接等。最后, 给出了研制和测试结果。LMCCD拼接的共面精度优于5 μm, 平移量和平行度均优于2 μm; 在典型工作情况下, 实验室测试信噪比优于90; 在15 min的工作周期下, 焦面组件的温度控制在30℃以下。这些结果满足LMCCD制式相机关于CCD拼接、焦面温度控制和信噪比的要求。

为解决SU-8胶微电热驱动器在工作过程中存在平面外运动的问题, 提出了一种具有铜-SU-8胶-铜三层对称结构的新型SU-8胶V形微电热驱动器。采用刚度矩阵方法建立了包含被驱动结构刚度的微电热驱动器力学模型, 并针对一种柔性微夹钳, 利用该模型对微电热驱动器进行了几何参数设计。利用Ansys仿真软件对所设计微驱动器进行了分析, 仿真结果验证了所建模型的合理性。提出了一种新的MEMS加工工艺来制作三层结构微电热驱动器, 并测试了它的性能。结果表明, 实验结果与仿真结果相差不大, 在150 mV驱动电压下, 所设计微驱动器温度仅升高约32.93°C, 并对微夹钳产生约2.5 μm的输入位移, 使微夹钳产生126 μm的钳口距离改变量。微驱动器仅消耗大约30.35 mW的功率, 钳口的平面外运动小于500 nm。最后, 利用微电热驱动器驱动的微夹钳成功地对一个长1.2 mm, 宽135 μm, 厚50 μm的SU-8胶材料微型零件进行了微操作实验, 实验证明了微驱动器实际性能基本满足设计要求。

设计了用于2 m口径望远镜的方位轴系支撑结构。通过对比大型地平式望远镜方位轴系的典型支撑结构, 拟定了由向心球轴承和大接触角推力球轴承集成的一体化轴系支撑方案以及相应的轴承结构参数。依据Hertz接触理论并采用AYSYS有限元软件对60~85°不同原始接触角下的静载荷特性参数进行了理论计算和非线性仿真分析验证, 结合加工工艺设计了85°接触角的推力球轴承结构。研制成功了直径为1 500 mm轴承样机, 其轴向跳动为0.009 mm, 径向跳动为0.006 mm, 最大空载启动摩擦力矩为30 N·m, 承载能力优于30 t。该项设计为大型望远镜高精度方位轴系的研制提供了可靠的设计依据和技术途径。

为了使快速控制反射镜(FSM)能在车载、舰载等运动环境下稳定工作, 并具有很高的控制精度, 研制了一套高精度角位移测量装置, 该装置通过精确地提供反射镜摆角信息作为系统的反馈信号来实现伺服闭环控制。针对传统快速控制反射镜位置信息反馈传感器的精度低以及不适于动载环境等缺点, 采用田字裂相信号提取方法设计了基于莫尔条纹计数测量原理的精密光栅, 并通过计算机进行仿真分析设计了具有抗干扰能力和耐高低温变化的绝对零位信号, 其对比度达0.25。对信号处理电路进行高度集成, 实现了小型化。实验结果表明, 反射镜角位移测量装置测量的反射镜角分辨率为0.15″, 测角精度优于0.4″, 完全能满足机动式条件下, 高能激光发射系统对FSM控制精度的要求。

为了研究棱镜的磁光特性对系统光学响应的影响, 测试了单个BK7棱镜在全内反射条件下的旋光角度谱以及BK7棱镜与金膜组合构成Kretschmann结构的旋光角度谱, 并根据传统光学理论分析了光谱的成因。理论分析结果表明：在单个BK7棱镜构成的全内反射结构中, 棱镜底部对p波和s波产生的反射系数差异是导致系统进入全内反射临界角之前产生较强旋光效应的主要原因; 在BK7棱镜与金膜组合构成的Kretschmann结构中, 棱镜的磁光特性使得光波到达金膜表面之前产生了较小的s光分量, 金膜表面等离子共振激发削弱了p光振幅, 两种因素结合产生了一种新的表面等离子共振增强磁光效应的物理机制。实验结果表明：Kretschmann模式下, 26 nm厚金膜的表面旋光角最大为1.7°, 克服了传统磁光克尔效应响应较弱的缺点。

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构, 以拓展六足步行机器人的应用领域。提出了一种基于 (U+UPR)P+UPS机构的并联机械腿, 并对机械腿进行了结构参数设计。首先, 对腿部机构进行了运动学分析, 推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程; 分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图, 定义了工作空间性能评价指标, 绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线。然后, 对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图, 定义了运动灵活性评价指标, 绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线。最后, 基于工作空间性能指标和运动灵活性指标, 采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析, 选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性, 设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机, 为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础。

针对平板类零件微装配系统设计过程中面临的问题, 提出采用正交光学对准机构来实现用人机协同的微装配系统对微小型平板类结构件的高精度装配, 并分析计算高精度对准机构模块产生的误差。建立了基于显微机器视觉及正交光学对准的微装配系统平台, 用本文提出的方法进行了微装配实验, 结果显示本装配系统在装配的一致性与装配效率方面有较大的改善与提高。提出的光学对准方法可有效地用于平板结构的硅微MEMS器件和非硅MEMS器件等集成的复杂微小型异构机电系统的装配, 设计的平台具有很好的开放性和可移植性。棱镜正交对准机构产生0.001°的角度误差时, 对准理论偏差小于0.98 μm, 实际实验中微装配平台系统装配精度小于5 μm, 满足平板类微小型结构件装配一般精度需求。

为抑制激光直接成形Al2O3陶瓷过程中的裂纹, 利用SiC未熔颗粒的增韧原理, 在Ti-6Al-4V合金基底上进行添加SiC颗粒的Al2O3同轴送粉激光直接成形实验, 分析了激光直接成形Al2O3+SiC复相陶瓷的可行性以及成形件裂纹敏感性的影响因素。利用光学显微镜观察薄壁成形试样的裂纹扩展、显微组织和两相结合情况, 并使用X射线衍射仪(XRD)进行相分析。结果表明：SiC颗粒可在激光直接成形Al2O3+SiC陶瓷中起到抑制裂纹的作用, 并可形成各成分结合良好, 无明显化学反应, 含有较完整SiC未熔颗粒的复相陶瓷材料。单因素实验显示：SiC比例f、激光功率P、扫描速度v和送粉率n对裂纹敏感性均有显著影响, 最后采用工艺参数：f =10%(重量百分比)、P=186 W、v=300 mm/min及n=1.78 g/min成形了裂纹敏感性低, 无明显缺陷的长×高×厚约为17 mm×6 mm×2 mm的薄壁件。

根据空间推扫式遥感相机CCD的拼接结构, 提出了利用CCD重叠区域的图像指导自动调焦的方法。首先,介绍了空间推扫式遥感相机的CCD拼接结构;根据推扫式成像的特点, 利用具有并行处理数据能力的现场可编程门阵列(FPGA)同时接收多个CCD重叠成像区域的图像数据, 并计算图像质量评价值。然后, 选取图像质量评价值最大的3个重叠区域作为表决调焦方向的依据。最后, 通过实验分析说明了本方法的可行性。试验中, 相机的推扫频率为10 kHz时, 调焦一步的时间为0.2 s, 表明本文的调焦方法具有较好的实时性。提出的方法为空间推扫式遥感相机的在轨自动调焦提供了可行依据。

提出了一种控制转子不平衡量方位的气浮平衡测定方法来提高对空心薄壁不完整球形超导转子平衡量测定的精度。采用在转子内部增加重量的方法来改变转子的不平衡量大小, 使得该转子的不平衡量的方位角处于精确测量范围内, 当增重量变化时其测量值也会发生相应的变化, 通过静不平衡计算的相关公式即可得出其静不平衡量。该方法能够提高这种超导球形转子平衡测定的精度, 不破坏转子的加工精度, 不影响转子的电磁特性、超导特性等。测量转子偏心距的波动大小在±6 μm之内, 偏心距Z轴分量的波动在±8 μm之内, 同时可有效提高超导重力计等基于该类型超导转子的仪器的工作性能和测量精度, 对于其它无机械支撑轴转子的平衡测定也有一定借鉴意义。测量过程中采用的设备简单, 实验周期短, 测量结果精度较高。

利用压电振子的振动激励相连接的隔膜共振原理, 提出了用磁力弹簧式压电共振型气泵来提高压电泵对气体的驱动能力。首先, 分析磁力弹簧式共振泵的工作原理, 建立了共振泵的动力学模型, 计算得出了影响隔膜振幅的主要因素。接着, 设计和制作了样机, 使用阻抗分析仪和激光位移计分别测得系统的共振频率及压电振子的位移放大倍数。最后, 设计了测量共振泵流量和输出压力的实验装置, 得出了磁力弹簧轴向间距对输出流量和输出压力的影响。实验测试表明：当输入正弦电压为200 V, 系统共振频率为134 Hz, 磁力弹簧的轴向间距为9 mm时, 压电振子的位移放大倍数约为4.3, 其最佳输出流量为524 ml/min, 最佳输出压力为9.2 kPa。结果显示, 提出的磁力弹簧式压电共振型气泵提高了气体的输送能力。

为提高液滴微喷射的喷射效率和粉体微喷射的喷射方向性, 选用普通硼硅酸盐毛细管和石英玻璃管为原材料, 基于稳定的拉制和锻制工艺, 设计并制作了直列式组合微喷嘴和同轴式组合微喷嘴。在基于微流体数字化的微喷射实验平台上, 利用4×2直列式组合微喷嘴单次喷射得到了形状规则、圆整, 大小均匀, 无卫星液滴的液滴阵列, 液滴平均直径为180 μm; 相对于单微喷嘴, 直列式组合微喷嘴提高了单次微喷射的效率。另外, 进行了粉体微喷射实验, 相对于单微喷嘴, 同轴式组合微喷嘴在相同驱动条件下, 出射角由33°减小至10°, 成形粉线的宽度由450 μm降低至300 μm。结果表明, 同轴式组合微喷嘴中的辅助喷嘴有效地约束了主喷嘴出射的粉体流动, 粉体喷射的方向性有显著提高。

设计了一种能够完成帧-帧背景去除算法的闪电识别系统, 用于实时识别闪电事件并编码。该系统将闪电成像仪拍摄到的高速图像数据分成8个区域, 用8个相同的子系统分别完成各个区域的闪电探测; 在每个子系统中利用7片静态随机存储器(SRAM)以流水读写的方式完成7帧背景评估, 并利用该方法实现7帧数据的帧-帧背景去除算法。实验结果显示, 该系统可以完成2.88 Gbps高速数据流的接收, 背景信号评估和去除, 并且可实时识别闪电事件。这些结果表明该系统能够完成气象卫星闪电识别的任务。

构建了增益调度三回路自动驾驶仪系统来实现导弹实时变轨迹飞行, 并对其结构原理、反馈量获取、控制性能及变轨飞行能力进行了研究。应用状态反馈原理和极点配置法建立了导弹纵向通道飞行控制数学模型; 分析了弹体速度、动压和舵效率等状态参量对经典三回路自动驾驶仪控制指令的影响; 根据增益调度理论, 在自动驾驶仪中引入速度比、动压比及舵效率比等参数修正系统非线性, 提出实际飞行过程中反馈量的获取方法。最后, 分析了速率、复合稳定回路及过载回路的鲁棒稳定性。飞行试验表明：对大气密度、温度等数据的获取精度分别优于1.7%与3.0%; 半物理实验表明：变轨弹道速度变化达到20.6%时, 截止频率、加速度稳定增益和相角裕度分别由41.78 rad/s、0.87、78.19°变为41.71 rad/s、0.88和72.5°, 相角裕度仍高于基准弹道最小值71.46°; 动压变化77.6%时, 自动驾驶仪仍保持了较好控制特性。实验结果表明, 构建的增益调度三回路自动驾驶仪系统基本满足导弹实时变轨飞行的要求。

介绍了基于50 Mpixel超高分辨率全帧型CCD芯片KAF50100的成像系统设计方法。该系统采用幕帘式焦平面机械快门对CCD进行曝光控制, CCD输出图像信号在专用模拟前端(AFE)芯片AD9845B中进行处理和模数(A/D)转换后, 经现场可编程门阵列(FPGA)缓存和排序, 通过低压差分信号(LVDS)接口发送至上位机。系统中所有驱动时序和控制信号均由FPGA产生, 上位机通过RS422总线对系统进行命令控制。针对KAF50100四路输出不均匀性问题提出了基于最小二乘法拟合的校正方法。实验验证表明, 系统可在KAF50100的最大速度模式下工作, 像素读出速度为4×18 MHz, 最大帧速为1 frame/s, 电路读出随机噪声为2.76@12bit, 动态范围为63.4db。该成像系统设计方法可以充分发挥KAF50100的性能, 并且具有良好的通用性和扩展性, 可以广泛应用于超高分辨率CCD成像系统的设计中, 如可见光水下探测、卫星遥感、天文观测等。

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法。根据CCD离散采样的工作特点, 构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF)。通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析。结果表明, 基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值。当像元边长与对应中心距相等时, 基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6, 单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3; 分辨率板成像实验表明, 相同成像条件下, 前者的分辨率比后者的分辨率降低约40%, 基本符合MTF对比分析结论。

为改进空间目标天基实时监视能力, 研究了美国在空间中段实验卫星上搭载的对空间目标进行在轨检测与跟踪的信号处理器的工作方案。针对该处理器在目标运动轨迹提取阶段采用的先二元速度滤波再能量累积判决的“筛选-确认”解决方案, 提出了两点改进方法：一是在“筛选”阶段增加运动速度约束条件, 二是在“确认”阶段增加样本均差约束条件, 使其在降低虚警概率的同时提高检测概率, 从而普遍适用于复杂背景成像条件下运动点目标轨迹的提取。最后, 利用实际获取的云层背景图像数据库仿真生成了包含多运动目标的时序图像序列, 并以此作为输入信号源分析比较了原算法与改进算法的性能差异。仿真实验结果表明：改进算法在二元速度滤波后候选条痕减少到原算法的50%以下, 处理器运行时钟周期数从8.0×106次降低到7.1×106次; 最终检测结果显示, 改进算法判决门限的合理取值范围增加到20左右, 可以实现对多运动目标的实时检测。

大气透过率是影响目标辐射测量精度的重要因素, 而常规通过MODTRAN等模式计算软件, 由大气参数计算大气透过率的误差一般在15%以上, 极大地限制了目标辐射测量精度。为此, 本文提出利用某一距离的实测大气透过率和模式计算大气透过率之比得到大气透过率校正系数来对其它距离的模式计算大气透过率进行比例校正。实验显示, 校正后大气透过率的精度优于8.1%, 大大提高了目标辐射测量精度。利用中波红外相机和面源黑体开展了目标辐射特性测量实验, 结果表明, 采用MODTRAN计算大气透过率的辐射测量方法得到的目标辐射反演精度约为20%, 而采用本文方法对大气透过率校正后可将反演精度提高到10%以内。

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形。首先, 提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值。然后, 介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法。最后, 借助于VC++6.0开发环境, 研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统。为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性, 利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验, 并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验。实验表明：本文方法的应变测量精度为0.5%, 与引伸计的测量结果基本相当; 与传统的测量方法相比, 提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维位移场和应变场, 并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理, 是研究焊接变形规律的有效手段。

针对重轨图像两个边缘像素特征不一致, 传统边缘算子检测法难以精确提取边缘的问题, 提出了一种新的边缘提取方法。该方法利用灰度强对比度拉伸算法对重轨表面和背景进行差异化拉伸, 增强边缘信息, 削弱背景信息。运用最大方差比算法选取增强后图像的最佳阈值实现二值化。最后, 运用递归连通域标识法定位边缘像素坐标, 完成图像分割。对随机选取的30幅图像进行分析表明：处理后的图像边缘灰度特征明显增强, 有效地抑制了表面纹理及虚假边缘。重轨表面像素宽度波动减少到-0.64%~0.34%。离散预处理算法通过遍历寄存器全局数组, 减少分割时间至10.165 s。该方法在抗干扰性、准确性及时效性等方面优于传统边缘算子检测法, 适用于在线工业检测系统。