针对量子光学实验对低噪声探测器的特殊需求, 采用交流电流耦合跨阻抗前置放大电路和ETX500光电二极管设计了高增益散粒噪声探测器。与现有的探测器相比, 该探测器在增益、带宽、交直流饱和特性3方面的性能均有明显提升。采用1 064 nm的单频激光器作光源, 频谱分析仪作噪声测量工具, 测量了探测器的输出特性。在分析频率2 MHz处, 测量得到注入探测器的功率为850 μW时, 输出的噪声功率谱较电子学噪声谱高10 dB; 注入探测器的功率大于1.62 mW时, 探测器的带宽达到5 MHz。注入的光功率为0.85~36 mW时, 探测器保持良好的交流与直流线性特性。设计的探测器的高增益与较高的交直流饱和特性, 为量子光学实验提供了重要的探测工具。

利用高光谱成像光谱仪作为测量设备, 卤钨灯作为目标, 设计了近程实验方案以验证基于氧气吸收的被动测距技术。介绍了基于氧气吸收的被动测距技术的基本原理和实验方案; 根据测距原理和假设前提, 选择了实验设备和实验目标, 在外场近程条件下对该被动测距技术进行了测试验证。实验证明了该技术在目标辐射情况未知、大气状况未明情况下的测距能力, 显示了该测距技术的可行性和优越性。通过软件仿真曲线和模型拟合曲线对实验数据进行了解算, 得出实验条件下模型测距误差为4.26%, 仿真测距误差为6.23%。实验结果表明：依托实验数据的模型拟合曲线不仅可以较高精度地反演目标距离, 而且可以通过曲线外推实现远程目标的距离解算。

为了精确获得光纤布拉格光栅(FBG)传感系统的中心波长, 提出了一种新的峰值检测算法, 即三点寻峰法。研究了该算法的流程, 在此基础上确定了影响峰值检测精度的三要素, 即窗口大小、稀疏数据个数和波长间隔。考虑窗口大小的合理选取是提高寻峰精度的关键, 本文采用求导法来确定光谱处理窗口大小。然后, 设置采样间隔对窗口内光谱进行重采样, 获得稀疏光谱数据并进行多项式拟合。最后, 根据拟合结果选取合适的波长间隔, 从而确定三点坐标并对FBG反射谱进行峰值检测。仿真实验结果表明：当光谱处理窗口大小为0.4 nm、重采样间隔为0.18 nm时获得了3个光谱数据; 其波长间隔取0.22 nm时, 所提方法的峰值误差为0.4 pm, 好于其他寻峰算法, 满足精确解调FBG传感系统的要求。

为了在光学元件镀膜过程中精确控制膜厚均匀性, 通常需要有针对性地设计并制作膜厚修正挡板。然而, 由于基底在真空室内运动方式复杂, 实际工作中通常采用多次试验, 反复进行局部修正的方法来确定挡板形状。为解决这一问题, 本文提出了遮挡矩阵的概念。基于这一概念, 提出了膜厚修正挡板的设计方法。通过对挡板进行合理的划分, 对膜厚空间分布与挡板形状建立起精确的定量关系, 从而可在不需进行事后修正的情况下, 准确计算出修正挡板的形状。针对平面行星夹具, 设计并制作了膜厚修正挡板, 在φ300 mm的口径上实现了膜厚均匀性的PV值优于0.3%、rms值优于0.1%。这些结果验证了这一方法的有效性, 表明该方法满足光学元件镀膜过程中高效、可靠地调整膜厚均匀性的要求。

基于多传感器数据融合理论, 构建了一种多通道光纤位移传感器。用一根光纤作为输入通道, 三根光纤作为输出通道, 每两通道构建一个双通道光纤位移传感器。对不同双通道传感器输出进行数据融合处理, 拓宽了传感器的测量范围。对传感器测量结果进行归一化处理, 得到传感器的多条输出特性曲线; 然后从获得的多条输出特性曲线中选取合适的区域作为传感器的工作区间; 最后, 分别采用回归分析和神经网络算法对选取的工作区间进行数据融合处理, 并讨论了它们的适用范围和优缺点。实验结果表明, 多通道光纤位移传感器结合适当的数据融合方法, 提高了系统的测量精度和稳定性, 采用径向基函数(RBF)神经网络法得到的最大相对误差小于1.0%。三个通道融合后, 光纤位移传感器的动态范围扩展为双通道的1.5倍。

由于线宽窄, 可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测, 本文以1 578 nm-H2S和1 747 nm-HCl混合气体同时在线监测为例, 研究了3种检测方法：(1)同频10 kHz正弦波和两路同频30 Hz不同步的分时锯齿信号法; (2)同频10 kHz正弦和30 Hz锯齿信号的光开关检测法; (3)多频(10 kHz和20 kHz正弦信号)正弦调制法。实验结果表明：分时锯齿信号法除幅值略有微小变化外, 在使用前后对测试结果影响很小; 光开关法在切换过程瞬间会略有不稳定, 但不影响后期的浓度反演; 多频正弦法的信噪比和抗干扰能力均有所提高, 进行HCl探测和H2S探测时, 信噪比在激光器关闭和打开情况下分别提高了0.95倍和3.17倍。以上3种方法操作简单, 可以方便地实现多气体组分的同时在线监测, 提高了TDLAS仪器的竞争力。

研制了中荷耦合器件(CCD)与互补金属氧化物半导体有源像素图像传感器(CMOS APS)辐射效应测试系统,用于研究CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应并准确评估器件的空间辐射环境适应性。该系统采用光机电一体化结构设计, 包括光电响应性能检测、光谱检测、控制及数据处理3个分系统, 可对器件的光电响应性能、光谱特性进行全面的定量测试与分析。系统的光谱分辨率为1 nm, 工作波段为0.38~1.1 μm。目前, 该系统与新疆理化所现有的辐照装置结合, 构成了光电成像器件辐射效应模拟试验与抗辐射性能评估平台, 已为国产宇航CCD与CMOS APS图像传感器的研制、空间应用部门的成像器件选型工作提供了多次考核评估试验。应用情况表明, 该系统可定量检测与评价CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应与抗辐射性能, 为深入开展光电成像器件的辐射效应研究提供了完善的试验研究条件。

基于线性滤波器的解调法是通过探测两路光的光功率比值来确定外界温度和压力变化的。本文通过实验证明了在相同的温度或压力下, 随着光源总功率减少, 两路光的比值不相同, 从而影响了系统的稳定性。为了提高系统的稳定性, 对两路光功率的变化进行了分析, 找到了背景噪声是影响两路光比值变化的基本原因, 并对背景噪声进行了处理。实验结果表明, 处理背景噪声后的光纤布拉格(FBG)传感器在不同的温度环境下并改变光源功率大小时, 比值较恒定, 系统具有很好的稳定性。该修正方法同样适用于应变和压力等实验中系统稳定性的测量。

为提高大口径非球面光学反射镜研磨与抛光阶段的加工效率, 提出了一种采用多磨头组合方式同时提高材料去除效率和面形收敛率的加工方法。该方法基于矩阵运算, 在一次优化过程中同时优化多个加工循环, 并对传统的单去除函数驻留时间求解过程进行扩展, 以实现多去除函数的综合优化求解。由于扩展了驻留时间求解范围, 使大磨头和小磨头在加工过程中优势互补, 实现了多个磨头多个加工循环的全局优化。最后, 采用计算机虚拟加工的方法对等厚和实际加工中的面形误差进行加工模拟。结果表明：与传统的驻留时间求解算法相比, 提出的方法使加工效率提高了50%, RMS收敛率与小磨头相当。实际面形仿真加工结果显示, RMS由0.011 5变为0.004 4, 收敛率为0.621 2, 满足实际加工要求。该技术有效缩短了加工周期, 具有很强的实用性。

由于大部分烟雾检测技术抗干扰性差, 难以区分森林水雾和绿地等假信息, 本文提出了使用主成分分析法及变换域测量技术, 基于光谱分离的烟雾检测方法。首先, 采用波长为460~520 nm、540~570 nm及580~610 nm 的3个带通滤光片获得被测物的光谱主成分。然后, 对光谱主成分进行空间映射, 构建变换域平面, 在该平面上应用简单的代数判断来实现对烟、水雾以及绿地的分类和识别。最后, 进行了1 000次的Monte Carlo仿真实验。 结果表明, 三波段光谱法简便可行, 分离度好, (P3, P4)的分离度为0.113, 不仅克服了传统图像和视频检测方法无法区分烟雾和水雾的缺点, 而且无需进行复杂的光谱数据分类计算, 在火灾监测领域很有实用价值。

用光纤布拉格光栅(FBG)监测焊接过程时需要对其进行金属化保护和增敏封装, 本文对其金属化增敏封装现状进行了总结, 对比了熔融涂镀法、真空蒸镀法、溅射法、化学镀、电镀金属化方法的优缺点。概括了FBG监测焊接过程时的传感信号和灵敏度的标定方法, 总结了耦合信号的分离方案。介绍了搅拌摩擦焊(FSW )、金属惰性气体 (MIG)焊、钨极惰性气体(TIG)焊等焊接过程的实时监测实例; 分析了各种实例中传感器的安装布局、保护增敏、选择参照仪器等技术环节。分析了FBG实时监测超声波焊、钎焊等焊接过程(接头和热影响区温度和应力应变演化)的可行性, 指出FBG应用于监测焊接过程时存在焊缝内部监测困难, 表面粘贴的FBG散热差, 容易引起监测失准、温度和应变交叉敏感等问题。

为了能够在接触式自由曲面轮廓测量过程中放宽对工件位置调整的要求并提供高精度的测量结果, 本文运用最小二乘法的基本原理, 提出了一个可通过测量数据拟合出一个最佳位置放置参数的数学模型。该模型能同时校正自由曲面放置时存在的绕X、Y、Z轴的微小旋转量及沿X、Y、Z方向上的微小偏离量所造成的测量误差。大量数学模拟结果表明, 该模型在恢复上述误差源上具有很高的精度, 可精确地恢复1 cm以下的偏心和0.1°以下的旋转量。对一实际自由曲面的测量结果表明, 该模型可靠有效, 为接触式三坐标测量自由曲面轮廓提供了宽松的镜子放置条件, 同时提供了可靠的测量结果。其分析数据的基本原理对其它非接触式的自由曲面的轮廓测量同样具有较高的参考价值。

针对微流控芯片尺寸小引起吸光度检测方法中光程短的问题, 提出了基于类法布里-珀罗(F-P)共振腔的全反射光探测结构并采用离心驱动方法实现了微流控芯片上全血的高灵敏度多参数分析。首先, 理论分析了取得最大光程和最佳信噪比的条件, 分析表明：探测池体积一定时, 理论最大光程仅与入射光斑直径平方成反比, 信噪比与反射次数与反射率有关。然后, 优化设计了一探测池结构, 通过检测亚甲基蓝溶液实验验证了所设计探测池结构的灵敏度, 其光程提高了1~2个量级。最后, 在芯片上检测全血中的白蛋白和葡萄糖两种物质, 结果表明, 亚甲基蓝溶液、白蛋白试剂、葡萄糖试剂3种物质的线性相关系数分别为0.999 07、0.993 94、0.992 87, 线性度很好, 为微流控芯片实现全集成全血的多参数测量奠定了基础。

针对投影物镜温度控制系统具有多重扰、多时滞和时间常数较大等问题, 搭建了投影物镜温控实验平台; 研究了实验平台的结构、激励信号设计、数据预处理方法和建模算法, 建立了超高精度温度响应模型。首先, 考虑光刻机对震动和洁净度的严格要求, 设计了远距离串级水冷控制系统; 进行了物镜温度的阶跃响应实验, 采用两点法建立了物镜的温度响应传递函数(粗建模)。然后, 根据获得的物镜阶跃响应传递函数, 设计二位式伪随机辨识输入信号的参数, 并采用分段线性化方法对输入输出数据进行预处理。最后, 设计迭代最小二乘算法,辨识得到物镜的ARMAX温度响应模型(精建模)。基于该模型的物镜温控实验结果表明：在环境温度波动幅值达0.6 ℃并加入3 W的热扰动条件下, 物镜温度稳态误差控制在±0.001 ℃以内, 满足光刻机对投影物镜的超高精度温度控制要求。

根据薄镜面主动光学存在的实际问题, 提出了通过音圈电机对主镜镜面变形进行非接触面型校正的方法。讨论了音圈电机工作原理, 基于音圈电机设计了一种非接触、高线性、体积小且控制方便的力促动器, 并对其进行了仿真分析和实验验证。对常见类型力促动器结构进行对比, 根据应用特点和音圈电机原理设计了该力促动器的总体结构, 建立了物理模型与数学模型, 根据应用要求提出了参数指标。最后, 进行了实验验证。实验结果表明, 该音圈力促动器是一个非接触式高线性系统, 输出力可达±0.5 N, 在此范围内, 线性度小于0.09%。

针对某些特殊环境中单杆控制装置与伺服系统距离远, 造成电压衰减, 从而影响精度等问题, 设计了数字化单杆控制系统。介绍了数字化单杆控制系统的硬件设计方案, 描述了主电路板设计原理; 给出了数字化单杆控制系统的软件设计方案, 描述了软件工作方式; 最后分别综述了该系统可以实现的3种对外通讯方式及它们的工作原理。该单杆控制系统能够实现手柄两轴模拟电压值的AD采样、AD转换和数据处理, 可以直接与数字接口计算机或数字伺服控制器进行数据通讯。实验结果表明：数字化单杆控制系统的采样精度可以达到10 bit, 误差仅为0.098％, 而且能够远距离传输; 基本满足实现单杆控制数字化、小型化、集成化、模块化、稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。

基于3-PUU并联机构原理, 提出一种只需一根光栅, 一对精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机。在研制的第一台被动运动型样机的基础上, 对其结构参数进行优化设计并重新研制了一款主动运动型样机。首先, 依据正解运动学模型和测量空间最大化原则确定了主要部件的尺寸和位置参数; 然后, 对铰链的位姿进行重新设计和布置, 以保证仪器的测量空间。最后, 根据测量机的运动特性和参数, 对其关键部件的形变进行分析计算, 以便控制和减小形变对仪器精度的影响。与第一台样机相比, 新样机的测量空间达到了1 050 mm×535 mm×426 mm, 在x、y、z方向上测量范围分别扩大了92%、134%和113%; 样机的力学性能进一步得到了提高。

针对望远镜副镜姿态和焦距自动调整的需求, 设计了副镜三自由度并联支撑机构构型, 分析了它们的运动学特性并讨论了构型的选取。首先, 基于约束螺旋理论, 设计了对称三支链两转一移并联机构的构型; 根据副镜支撑运动副尽可能少、低惯性、直线驱动等要求, 选取了12种可行构型。然后, 针对12种可行构型, 根据驱动输入特点和支链约束特性, 提出分类建模思想, 并建立了统一运动学模型; 引入ZXZ欧拉角法描述机构姿态, 简化了姿态空间和伴随运动的表达和分析方式。最后, 以1.2 m口径望远镜系统为例, 仿真研究了副镜并联支撑机构的伴随运动。结果表明, 支链约束力线矢平行静平台的7种构型具有更小的伴随运动, 不大于0.27 mm。该项研究为后续的精度和刚度特性研究提供了基础。

建立了以微机械陀螺驱动模态固有频率为虚拟温度传感器的温度补偿系统, 以实现对微机械陀螺标度因数和零偏的高精度温度补偿。研究了自主设计的微机械陀螺的驱动模态固有频率的温度特性, 通过实验手段获得了频率的温度系数为(-26.9±2.03)×10-6 ℃, 且温度测量精度1 s平均时为0.075 ℃, 20 s平均时为0.004 ℃。在分析微机械陀螺标度因数和零偏温度特性的基础上, 提出了一种二阶温度补偿方案, 并给出了补偿原理和算法示意图。最后, 利用驱动模态固有频率对标度因数和零偏进行了温度自补偿。实验结果表明, 在-40 ℃到60 ℃, 标度因数的最大相对变化量从补偿前的2.1%下降到了0.05%; 零偏的最大相对变化量从补偿前的8.9%下降到了0.1%; 室温下2 h的零偏实验表明, 温度补偿后微机械陀螺的零偏不稳定性由4.1(°)/h降到了0.42(°)/h, 满足了微机械陀螺温度补偿的高精度要求。

将坐标测量机与单目视觉测量系统组合起来, 提出了一种触发式测头与视觉测头联合标定的方法。选用内孔径为4 mm的光面环规作为标定件, 并利用转台、精密滑台配合视觉系统进行环规成像面的调整; 然后, 利用视觉测量系统提取环规内孔圆心图像坐标, 包括设置图像的感兴趣区(ROI)、二值化、形态学去噪、亚像素边缘检测和利用最小二乘法提取圆心的图像坐标。通过拟合内孔圆柱面找到轴线, 并利用接触传感系统提取相同位置圆心仪器坐标下坐标; 最后, 采用最小二乘法求解相关方程, 完成联合标定。试验验证显示, 该标定方法的标定精度高于6 μm, 优于已有的标定方法, 能够满足测量系统联合测量的精度需要。

提出了一种基于零位移控制的磁悬浮转子在线动平衡方法, 用于降低磁悬浮电机的振动并提高悬浮精度。通过在极坐标系中分析磁悬浮转子的静/动不平衡模型, 推导出校正质量与磁悬浮系统参数的关系。对各种控制模式下表征校正质量的特点进行分析得出：在零位移模式下, 电磁力与不平衡离心力相互抵消, 且电磁力是控制电流的线性函数, 因此可使用控制电流直接解算校正质量。使用广义选频器控制转子绕其几何轴旋转, 获得零位移状态, 提取了绕组同频控制电流解算校正质量。最后, 针对电流刚度获知误差, 在线校正转换系数阵, 进行二次高精度平衡。实验结果表明, 使用本方法一次启车即可确定校正质量, 两次启车校正转换系数阵再次平衡后, 转子振动降低98.6%,控制电流降低98.7%, 实现了高效高精度动平衡, 达到了磁悬浮转子零位移零电流运行状态。

研究了如何利用溶胶凝胶法制备锆钛酸铅(Pb(Zrx,Ti1-x)O3, PZT)薄膜, 并对该薄膜的进行了表征测试。根据分子式设计了溶液的成分及配比, 配制溶液后旋涂于钛(Ti)及铂/钛(Pt/Ti)基底上。利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对不同热处理温度和不同退火温度的PZT薄膜的形貌、成分进行了表征测试。在此基础上, 采用微机电系统(MEMS)工艺, 开发了可用于测试PZT薄膜材料特性的工艺流程与测试样品。然后, 利用标准铁电测试仪对不同热处理温度和不同退火温度的PZT薄膜的极化强度进行了铁电特性测试。结果表明, 在400 ℃进行热处理, 650 ℃进行退火的条件下制备出的PZT薄膜其成分和形貌比较好, 铁电特性较优, 能够应用于MEMS器件与纳米器件的制造中。

设计了一套光栅刻划机刀架系统。该系统将刻划刀具部分安装于能绕鞍形滑块自由转动的安装板上, 利用铰链机构来实现了刀架刻划部分与承重部分的分离, 降低运动中鞍形滑块的变形、偏移等对金刚石刻刀的影响。分析了刀架运动中产生的误差以及该误差对金刚石刻刀的影响。提出了一种新型检测光路结构, 该结构利用双频激光干涉仪测量运动中刀架相对于导向导轨的位移变化。结果显示, 刀架单向行程约70 mm时, 刀架在光栅刻划阶段相对于导向导轨在分度方向的最大位移值约为60 nm。由于在刻划阶段, 膜层对金刚石刻刀存在约束作用, 所以金刚石刻刀相对于导向导轨的实际位移会更小。利用新的刀架结构刻制了一块70 mm×70 mm, 600 gr/mm的衍射光栅, 对比利用原刀架结构刻制的光栅, 该光栅杂散光强度减弱, 质量提高。

采用启发式、有监督的部位筛选方法组成了一种多部位集合的检测模型, 用于缓解遮挡和形变对人体检测造成的影响。该模型通过比较人体同部位上关节点间的Procrustes距离, 在训练集中获取有着相似姿态的同部位样本; 将梯度方向直方图(HOG)作为特征, 由典型部位分别训练出判别模型; 比较其在验证集上的检测效果, 从中筛选出检测率高的部位和未检出的图片, 再寻找对未检出图片检测率高的部位, 由这些部位组成混合模型。用混合模型检测时, 由Kullback-Leibler距离判断各部位在图片上的不同响应是否属于同一人, 以此来确定人体的外接矩形框。在INRIA人体库上的测试表明, 本文采用的模型在误检率(FPPI)为0.5时有81%的检测率, 高于有77%检测率的Poselets算法。本文基于Poselets, 结合HOG的特点采用了一套有监督的部位筛选机制, 使得模型成员数大幅度减少, 检测时间比原始方法下降了50%, 同时取得了优于Poselets的检测效果。

针对无人飞行器测控系统对图像压缩技术在超低延时与高速编码方面的特殊需求, 研究并设计了一种全硬件并行图像压缩系统,该系统采用基于小波分析理论联合零游程编码与指数哥伦布编码技术完成对信源数据的压缩。利用小波分析去除像素相关性, 引入最优量化方式, 采用零游程编码结合指数哥伦布编码去除像素概率冗余。算法在现场可编程门阵列(FPGA)中设计了一种并行处理模式, 使得图像采集、变换与各个小波子代系数编码近似同步进行。实验结果表明, 该压缩系统在型号为XILINX-VIRTEX-5-XC5VSX50T器件中可以同时满足4路分辨率为2 048 pixel×2 048 pixel×12 bit高清图像压缩, 单路数据吞吐量达280 Mpixel/s; 针对1 024 pixel×768 piexl格式图像编解码传输, 延时低于100 ms。

稀疏保持投影(SPP)是一种基于l1图的新型降维算法, 它利用样本间的稀疏重构关系建图, 但是SPP为非监督算法, 分类效果受到限制。针对此问题, 本文提出了一种新的稀疏流形学习算法-稀疏鉴别嵌入(SDE)。该算法在利用样本的稀疏重构关系建图时引入了样本的类别信息, 并通过优化目标函数来得到投影矩阵, 使得不同类的数据点在低维嵌入空间中尽可能地分散开。SDE通过结合数据稀疏性及类间流形结构的优点, 不仅保留样本间的稀疏重构关系, 而且通过引入训练样本的类别信息实现稀疏鉴别特征提取, 更有利于分类。在Urban和Washington DC Mall数据集上的实验结果表明：SDE算法比其他算法的分类性能有明显的提升, 在每类随机选取16个训练样本的情况下, SDE算法的分类精度分别达到了73.47%和98.35%。

实施移动目标检测时, 由于移动阴影与运动目标具有相似的运动特性, 常严重影响检测结果。本文假设视频序列中当前图像的阴影区域与对应的背景部分有相同的纹理特征, 提出一种新的基于纹理特征的移动阴影检测方法。为了实现纹理特征的表达, 在阴影检测过程中提出了几种纹理相似度测量方法, 并通过计算当前图像与背景图像的纹理相似度值来区分当前图像中阴影区域和前景目标。另外, 基于Ostu算法(大津算法)提出了一种自适应的阴影分割方法, 并分别对室内和室外环境下采集的视频进行了阴影检测。定性和定量分析表明, 在具有显著纹理结构的视频序列下, 所提出的方法对于阴影检测有很好的效果, 而对于图像模糊并伴有噪声的图像检测精度会有所降低。

分析了Benvenuto等针对天文图像恢复提出的基于极大似然(ML)代价函数的有效逼近模型, 由此提出了一种比传统ML收敛更快的图像恢复算法。该算法在未知点扩散函数(PSF)条件下, 通过观测模糊图像, 自适应估计湍流PSF, 使PSF估计更符合成像环境; 然后, 将该算法与混合高斯泊松噪声的ML算法相结合, 形成增强ML迭代算法。在迭代过程中动态更新PSF, 交替执行恢复图像、去除噪声等策略。结果显示：对于点源目标图像, 本文算法恢复图像的质量在峰值信噪比、均方误差以及平均对比度3个指标上分别提高了96.64%, 69.26%和25.6%; 对于真实湍流退化图像, 恢复质量也有一定改善。结论表明：该方法可以使迭代过程收敛更稳定, 图像恢复质量得到明显提高, 非常适用于天文观测图像的高清晰恢复与重建。

为降低大规模无线传感器网络中时间同步误差的多跳累积, 提出了一种基于动态路径列表的无线传感器网络时间同步协议(DRL-TSP)。该协议为每个节点保存一个待选同步动态路径列表, 允许节点根据列表中的可用路径质量信息选择一条最适合当前同步要求的同步链路, 从而最大程度地降低同步误差的多跳累积。将一种有效时间标识(TTA)技术用于同步机制中, 使节点具备应对同步失败而导致链路失效的能力, 保证同步过程的可靠性。实验结果表明：在平均可选上层链路为12条的情况下, DRL-TSP协议单跳同步误差为5.29 μs; 10跳同步误差被控制在11.10 μs以下; 因时标节点失效导致同步失败的节点比例远低于传感器网络同步协议(TPSN), 接近洪泛时钟同步协议(FTSP)水平。提出的DRL-TSP协议在同步精度上优于现有的FTSP、TPSN等协议, 且具有较高的鲁棒性。

遥感图像配准是图像融合、多光谱分类、环境监测和图像镶嵌等不可缺少的步骤。本文讨论了遥感图像领域中重要的和最新的配准算法, 将配准方法划分为基于区域的配准、基于图像特征的配准、基于混合模型的配准和基于物理模型的配准四类; 描述了四类配准方法中的典型算法, 并分析了它们的优势和不足, 重点概述了基于特征配准中的局部不变特征变换算法。评述了国内外遥感图像配准的发展现状; 指出了遥感图像配准技术中存在的问题, 即多源遥感图像的配准、遥感图像配准的实时性、遥感图像的非线性配准和遥感图像配准的精度评价, 最后展望了遥感图像配准技术的发展前景。

在徐勇等人提出的适用于硬件的低复杂度算法的基础上, 提出了一种基于自适应指数哥伦布编码的图像压缩算法来进一步提高压缩性能。首先, 对图像进行4级5/3小波变换; 根据小波变换后的子带数据进行建模, 得到最佳量化步长。然后, 采用JPEG_LS算法预测量化后的LL子带, 并对各个子带数据进行零游程编码。最后, 对零游程编码得到的数据进行自适应指数哥伦布编码。实验表明：当比特率大于0.25 bpp时, 本算法略好于徐的算法; 当比特率小于0.25 bpp时, 本算法重构图像的峰值信噪比较徐的算法高0.2~2 dB。结果显示, 本算法不仅提升了压缩性能, 而且由于指数哥伦布编码级数更新模型复杂度很低, 完全可以用硬件实现。

为了使低动态范围(LDR)图像采集设备能够生成高动态范围(HDR)图像, 研究了对同一场景进行多次曝光生成HDR图像的技术, 提出了不苛求输入图像为低噪声的CCD辐照度标定方法。为避免参数个数过多导致参数求解偏离全局最优值, 构建了大幅削减参数个数的能量函数, 该能量函数由CCD辐照度响应曲线参数模型、残差惩罚函数、权重函数3部分组成; 分别使用低拟合误差的EMoR参数模型、抑制图像高斯噪声的平方和残差惩罚函数、平衡图像噪声与截止域干扰的权重函数最优实现能量函数的各个部分, 继而通过快速迭代和精确迭代相切换的Levenberg Marquardt(LM)算法最小化能量函数求解参数。实验结果表明, 依据图像噪声大小和参数模型参数个数的不同, 拟合响应曲线的均方根误差RMSE∈[0.0022, 0.0163], 精度提高了39%~90%, 处理时间缩短了38%~56%, 得到的HDR-LDR映射图更忠实地反映了LDR图像序列的色彩特征, 且明暗细节清晰可见。