本文回顾了高功率全光纤侧面抽运耦合器的研究进展, 重点介绍了拉锥-熔合法制作的侧面抽运耦合器的基本原理、研究现状、面临挑战及解决方案。该方案可实现千瓦量级高抽运耦合效率高信号光通过率抽运/信号耦合器的制备, 是高功率全光纤侧面抽运耦合器的主流方案。结合已报道的理论和实验结果, 总结了该方案在制作工艺、损耗机理、性能提升等方面面临的挑战, 提出了将侧面抽运耦合器引入级联抽运光纤激光器的方案, 并将一种(2+1)×1侧面抽运耦合器成功应用于2.5 kW输出的级联抽运掺镱光纤激光器中。结果表明, 相比LD抽运, 在级联抽运中, 高亮度光纤激光作为抽运光源使耦合器在保证高抽运耦合效率的同时具有更高的功率承载能力。

直线度测量中往往存在有限的测量范围、精度低和阿贝误差等问题。本文提出了一种高精密直线度外差干涉测量装置, 该装置由Koester棱镜、角锥棱镜、1/4波片、楔面棱镜和楔面反射镜构成。楔面棱镜为直线度传感元件, 角隅棱镜和楔面反射镜是测量信号的回光元件。双频激光信号进入直线度干涉仪后组成几何空间对称四光路测量信号。四路测量光走过几乎完全相同的路径有效地提高了干涉仪的稳定性, 并且使空程误差最小化。使用楔角为1°的楔角棱镜和2π/512细分的相位计, 直线度测量分辨力为17.71 nm。该方法不需要与行程同长的大反射参考镜, 但同样能实现高分辨率, 理论和实验证明空间对称测量结构避免了由俯仰, 偏转和滚转角引起的阿贝误差的串扰, 而且光学元件少, 结构简单, 方便易用, 结果可以直接溯源到米的定义。

航空发动机涡轮叶片叶尖间隙呈三维变化特点, 传统光纤式叶尖间隙检测系统的测量结果受维间耦合影响精度差, 信息源单一。本文利用一种沿直角等腰三角排布的三路双圈同轴式光纤传感基元组成的传感探头, 通过BP神经网络解耦方法, 实现了从传感器输出到叶尖端面径向间隙、轴向倾角和周向倾角三维参量的解耦。设计加工三维测量光纤传感器和后续调理电路并对检测系统进行了静、动态实验验证。实验结果表明: 该系统径向间隙静态测量的最大误差为47 μm, 标准差为10 μm, 轴向和周向倾角的静态测量最大误差分别为0.49°和2.32°, 标准差分别为0.13°和0.36°。系统具有良好的重复性和可靠性, 径向间隙的动态测量标准差小于18 μm, 轴向和周向倾角的动态测量标准差小0.2°和05°, 能够满足航空发动机涡轮叶片叶尖间隙三维参量快速实时检测的需求。

针对癌细胞突变基因诱导荧光信号弱、光谱覆盖范围宽、现有显微镜不能检测等局限, 本文设计了光谱波段为450~800 nm、数值孔径为0.95的荧光显微物镜。物镜采用+ + -结构, 因宽光谱、大数值孔径像差校正难度大、透镜片数多、装调困难, 前组设置成敏感组分, 承载物镜装调的调校功能, 承担90%以上光焦度; 中间组为弱光焦度组分, 用于校正大数值孔径下的二级光谱, 显著降低了二级光谱校正元件的加工难度; 后组为负光焦度组分, 用于平像场和增大物镜的工作距离。物镜的设计参数为: 总长58 mm、工作距0.21 mm、视场0.625 mm、倍率40×、数值孔径0.95, 结果表明: 其像质接近衍射极限, 畸变小于0.2%, 满足多种癌细胞突变基因的弱信号生物监测设计要求。

为了更简单地制备出可用于应力测量的光栅褶皱结构, 采用基于刚性薄膜/柔性衬底的自组装工艺制备了可调谐光栅。首先在聚乙烯对苯二酸脂(PET)薄膜上旋涂一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜, 将双层薄膜弯曲并用氧气等离子体处理, 在其表面生成一层刚性氧化层, 借助柔性PET对刚性层施加均匀应力, 当应力超过临界值时, 在PDMS基底上自组装形成光栅褶皱结构。然后根据光栅分光原理, 将这种可调谐的光栅结构应用于应力测试。实验结果表明: 当光栅的曲率半径为1.4 mm时, 制备的可调谐光栅褶皱在0%~10%的应变范围得到的波长变化为452~507 nm; 当光栅的曲率半径为5.6 mm时, 制备的可调谐光栅褶皱在0%~15%的应变范围得到的波长变化为498~572 nm。本文提出的可调谐光栅制备方法是一种成本低、工艺简单、可批量化生产的工艺方法, 也是一种制备变间距光栅的潜在方法, 未来有望应用于光谱仪、光通讯等领域。

为解决固体激光器工作时光学晶体产生的热沉积问题, 保证其工作性能稳定, 提出了一种基于半导体制冷器(TEC)的高控温精度、大控温范围光学晶体温度控制方案。分析了TEC的工作特性和光学晶体的热效应与传热机理, 将TEC工作过程中自身温度变化引起的电气特性改变与光学晶体温度的变化同时纳入控制环节, 建立了温度-电流双闭环温度控制模型, 设计并完成了一套高控温精度、大控温范围的光学晶体温度控制系统。实验结果表明: 本系统在-15～120 ℃的温度控制范围内, 可以迅速稳定在任一设定的温度点, 其控温精度优于±0.002 ℃; 当设定温度和实际温度之间的偏差在20 ℃以内时, 其收敛稳定时间小于60 s, 可以满足固体激光器中光学晶体对控温范围与精度的要求。

针对大口径自适应副镜镜面变形量小、变化频率高、微变形难以精确测量的难题, 设计一种基于电容检测芯片Pcap01-AD和STM32F103的镜面变形检测系统。首先, 根据音圈电机驱动的变形镜的特点提出基于电容位移传感的变形镜微变形测量方案。然后, 进行该测量系统的硬件和软件设计, 其中硬件部分由电容检测芯片Pcap01接口电路、单片机STM31F103最小系统和供电部分构成, 软件部分包括实现电容数字信号采集的C程序设计、Pcap01-AD与单片机的通讯程序和数据处理程序。最后, 设计实验平台进行多次试验。试验测试结果表明, 在变形镜±50 μm的位移区间内, 测量灵敏度为200 pF/3 μm, 10 nm的位移量对应的电容变化为0.067 pF。该系统测量精度高、误差小、检测效率高, 能够用于自适应镜面的变形检测, 同时也适用于其他微小位移的检测。

水体介质对光的吸收和散射是导致水下成像退化的两大主要影响因素。针对水下目标成像, 本文提出了一种全局参数估计的水下目标偏振复原方法, 利用构建的精简水下目标偏振重构模型, 通过自动估计全局最优偏振信息重构参数, 复原出水下目标图像, 降低水体对图像质量的影响。在估计重构参数的过程中, 首先, 采用偏振中值滤波方法和基于亮原色原理的方法, 分别估算水下背景光偏振度信息和无穷远处水下背景光强值; 再利用基于最小互信息原则对估计的背景光偏振度信息进行优化; 然后采用水下目标偏振图像增强算法将得到的水下目标重构图进行细节增强处理, 最终获得复原后的水下目标辐射信息图。实验结果表明, 在性能评价指标方面, 相较于水下原图和其他水下复原方法处理图, 利用本文方法处理后所得的图像增强测量值EME平均提高了120%, 图像质量得到了明显的改善。该方法解决了人工取景估计参数不佳的问题, 提高了复原目标图像的对比度, 可以用于浑浊水下的目标探测与识别。

1 000 mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量, 本文对主镜的装调技术进行了研究。首先, 对影响主镜面形精度的误差进行分配; 其次, 结合具体的主镜支撑结构的形式, 采用典型装调方法对800 mm口径主镜进行详细的装调研究, 实时测得主镜的面形精度; 最后, 综合分析产生装调误差的来源, 提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000 mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40, 在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。

针对远距离、长焦距、高分辨机载光电成像载荷对提升视轴指向控制精度的迫切需求, 从电流、速度、位置三环控制的基本原理入手, 对电机的力矩控制、干扰的抑制、对延迟的鲁棒性等问题进行了分析。首先, 分析了新型无刷电机电流驱动和控制方法及相应的优缺点。论述了主动抗扰内回路以及速度反馈外回路控制问题, 从算法的角度提高对视轴运动速度的控制性能; 另一方面, 考虑机械结构刚度对控制增益的制约, 从两级控制结构的角度对相应的控制方法进行分析。对目标跟踪控制这一典型位置环控制问题进行了分析, 从时滞反馈控制的角度论述了相应的理论研究进展。最后, 综合当前技术发展趋势给出机载光电载荷视轴指向控制技术的思考和建议。

超白玻璃是一种超透明低铁玻璃, 因其具有优越的物理、光学性能, 而广泛应用于精密电子、高档汽车及太阳能光伏发电领域。由于其本身的硬脆特性, 玻璃微孔的出口极易破损, 为提高玻璃微孔的加工定域性, 降低微孔出口破损的可能性, 对微细电化学放电钻削加工工艺进行了研究与优化。首先, 根据电化学放电原理, 探讨了气膜的形成和材料去除机理, 分析了放电能量对玻璃微孔加工工艺的影响, 建立了单位时间电化学放电加工能量控制模型; 其次, 试验分析了电压幅值、占空比、脉冲频率、进给速度等主要参数对微孔入口直径和出口质量的影响; 最后, 通过优化后的加工参数在厚度为300 μm的超白玻璃试件上, 成功加工得到入口直径为172 μm、出口直径为167 μm的3×3微孔阵列结构, 出口无破损现象。实验结果表明, 基于脉冲能量控制的微细电化学放电钻削工艺在玻璃微孔加工方面很有潜力。

为了提高国内大尺寸光学微结构薄膜的光学级模具制造水平, 打破国外在辊筒模具超精密加工装备的垄断, 完成了国内首台套大尺寸光学微结构辊筒模具超精密机床的设计、集成以及典型微结构工艺的研究工作。首先, 根据辊筒模具表面微结构加工工艺的特点, 分析了辊筒模具超精密机床的关键技术并完成了机床结构与运动控制系统设计。在机床系统集成后, 完成了运动控制系统的调试。直线轴执行阶梯运动完成了直线轴运动分辨率的测试。其次, 通过准直仪和激光干涉仪完成了机床关键轴系的直线度及定位精度的测试和补偿。最后, 采用多步切削法切削实验, 以降低毛刺高度为目标, 完成了V槽阵列的加工工艺参数优化。经测试, 该超精密加工机床的直线运动分辨可达到5 nm, 直线轴的双向定位精度均优于1 μm/1 100 mm; 采用多步切削法加工V槽阵列, 最后一次切削深度建议在1~2 μm, 可以获得合格的V槽阵列。

细胞培养是进行细胞研究的基础, 为了在细胞体外培养时提供一种近似于体内的微环境, 设计了一种可供细胞三维动态培养的微器件。首先设计了用于输运流体的微通道网络, 培养池对称布置于微通道网络中, 通过一系列“多进多出”型微通道分别与进样口和出样口相连。利用Comsol软件中的层流物理场和多孔介质物理场耦合对培养池内的流场进行仿真, 通过比较流场的均一性和稳定性优化微通道网络结构。然后, 采用静电直写技术在培养池内集成聚己内酯(PCL)三维支架, 构建细胞三维培养空间。最后, 封合微器件, 检测微器件培养池内的流体流动情况, 并进行细胞实验。实验结果表明, “2×2”型微器件培养池内的流体稳定性和均一性较好; PCL三维支架的纤维间距400 μm, 纤维直径80 μm, 孔隙率64%, 细胞存活率达到90%以上。该细胞三维动态培养微器件更好地模拟了生物体内细胞生存所需的微环境, 培养池内的细胞生长良好, 满足设计要求。

根据新型电液伺服阀的驱动要求, 设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA), 为补偿其固有的非线性, 提高位移输出精度, 研究了SGMA的控制策略, 并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先, 采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA, 有助于提高偏置磁场的均匀性; 然后, 根据SGMA的结构特点, 将其视为多自由度振动系统, 建立了系统的位移输出模型; 接着, 在输出模型的基础上, 结合模型预测控制与滑模控制策略, 设计了模型预测滑模控制器; 最后, 进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明, 模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中, 系统稳定时间低于1.5 ms, 无超调和稳态误差; 在正弦控制实验中, 系统最大控制误差约为0.83 μm, 相对值约为6.9%, 证明了控制策略的有效性。

为了改善反射镜在环境温度波动情况下的面形精度下降问题, 设计了一种联杆型双轴Bipod柔性支撑结构, 并基于柔度理论对它进行了参量优化。首先, 对支撑结构的柔度进行了分析和计算, 推导出柔性支腿以及反射镜组件的柔度理论公式。然后, 以保证反射镜轴向支撑刚度和卸载能力为目的, 计算得到一组针对口径为200 mm反射镜的柔性支撑结构尺寸参数。最后, 通过有限元分析和振动试验, 对支撑结构的柔度公式、动态特性、温度适应性进行了分析验证。分析结果显示, 在一定作用力下, 柔性支腿的理论值与有限元分析值的误差在10％以内; 振动试验得到组件的一阶频率为358.5 Hz, 与理论计算值的相对误差为8.8％; 在20 ℃温差下, 反射镜面形精度为7.7 nm(rms)。试验结果验证了理论模型的有效性, 同时说明Bipod柔性支撑结构能够降低温度波动对反射镜面形的影响。

提出了一种通过驱动副锁定组合实现变胞的超冗余并联机械臂, 其基础构型是3-PUPS并联机构, 对机械臂进行了误差建模与分析, 并通过标定系统测量了机械臂实验样机的定位误差。首先, 提出了通过对3-PUPS机构各驱动副的组合锁定实现机械臂变胞的设计思路, 从而使机械臂可以根据任务需求改变自身构型和性能; 然后, 采用含误差源的闭环矢量回路法, 建立了机械臂3-PUPS机构的误差传递模型, 并以此为基础, 分析了机械臂的各误差源对其运动平台输出误差的影响规律; 接着, 根据各误差源对机械臂的输出误差影响程度, 确定了各主要运动副配合零件的加工精度等级及公差, 在此基础上研制出机械臂的实验样机; 最后, 采用一套高精度的工业机器人标定系统对机械臂的实验样机进行了定位误差测量, 实验表明: 机械臂的运动平台的位置误差均在0.005~0.038 mm之间, 姿态误差均在0.010~0044°之间, 位置误差比通用式工业机器人的位置重复定位精度0.05 mm略有提高, 姿态误差与通用式工业机器人的姿态重复定位精度0.045°相当。

为研究介电弹性体发电机的发电特性, 基于COMSOL有限元软件建立了在纯剪切拉伸方式下的介电弹性体发电机有限元仿真机电耦合模型。该模型基于Yeoh超弹性材料本构, 同时耦合发电机膜内静电力, 根据可变电容理论对发电机电容变化及发电效果进行研究。设计了可Y向预拉伸的纯剪切拉伸装置, 并在不同预拉伸条件下对发电机薄膜样本进行了拉伸实验, 分析了其电容变化及发电效果。对比了仿真数据与实验结果, 仿真模型的电容变化与实验测得的电容变化情况基本吻合, 仿真模型一个周期内的输出电压变化与实验测得的电压变化基本吻合。实验及仿真结果表明, 在相同的拉伸条件下, Y向预拉伸增大了初始电容及电容变化速率, 且当Y向预拉伸λ=1时的上升电压为 83 V, 而λ=2时的上升电压达到 252 V, 改善了发电性能。本文提出的介电弹性体发电机新的研究方法为发电机样机设计提供了新的思路。

离心熔铸技术在大口径非球面镜镜胚的制造方面具有独特优势。本文通过自行研制的缩比模型实验机进行试验, 深入研究了离心熔铸工艺及成型镜胚质量, 详细介绍了模具涂层的制备、离心熔铸的加热及冷却等工艺过程, 制备了非球面镜镜胚模型。采用数值模拟与试验研究相结合的方法, 对所得镜胚面形偏差工艺参数的敏感性进行了研究。分析了模具的热膨胀系数、镜胚冷却速率、直径及加热温度对面形偏差的影响, 得到了偏差工艺参数的敏感性规律。通过对面形偏差进行两次迭代补偿, 面形偏差值从-84 μm降到33 μm, 补偿后的结果满足设计要求。采用离心熔铸技术, 可以制备满足上表面垂直偏差在30~40 μm范围内的非球面镜镜胚。

为提升飞轮的可靠性, 本文对飞轮故障诊断技术进行了研究。通过对基于数学解析模型与基于智能计算的故障诊断方法的对比研究, 提出了一种基于神经网络的混合故障诊断方法。该方法首先使用数学解析模型与原系统输出的差值作为一级残差; 而后利用该一级残差以及系统可测状态对神经网络进行训练; 然后使用混合模型输出的二级残差对系统故障进行检测; 最后以飞轮注入母线电压以及电枢电流故障对该方法进行验证: 在存在母线电压故障工况下混合模型避免了解析模型电流估计的发散问题, 与单神经网络模型相比最大跟踪误差降低了44%。在存在电流故障时, 不同的转速工况下与两种单模型相比混合模型的最大跟踪误差降低了90%, 跟踪方差减小了10倍以上。混合方法可以有效解决由于解析模型存在建模误差引起的故障诊断不够准确的问题以及由于缺乏训练数据所引起的单神经网络模型不能适应新工况的故障诊断问题。

星载光机电设备兼有光学系统和运动机构的特点, 前者温度指标要求高, 后者构型复杂并且相对星体其他部分运动, 这给热设计的验证带来困难。文章以光机电设备激光通信终端为例, 提出了热设计的间接验证方法, 即通过地面试验数据修正热分析模型、再由热分析模型预示在轨温度, 进而验证热设计。设计了热平衡试验, 并根据试验结果修正了模型, 修正后的试验模型计算结果与试验结果基本一致, 81%的测温点偏差小于5 ℃, 模型较好地反映了真实的热物理状态, 其预示的在轨温度可用于验证热设计。对比了轨道计算温度与飞行温度, 81%的测温点偏差小于4 ℃, 证明了间接验证方法的正确和有效, 满足星载激光通信终端的应用要求。所述的验证方法显著降低了热试验的难度, 对多姿态与高温度指标的光机电设备具有借鉴意义。

自抗扰控制器对于抑制不确定的扰动有良好的效果, 但其控制器参数较多且整定困难。为了实现自适应的线性自抗扰控制器, 对线性自抗扰控制器的参数整定策略展开了研究。首先, 设计了基于观测误差的线性扩张观测器参数自适应整定算法。接着, 设计了自抗扰控制器线性反馈环节的参数的自适应整定算法。最后, 利用李雅普诺夫方法, 证明上述自适应整定算法得到的参数可以保证扩张状态观测器的观测误差和被控系统最终输出误差都收敛至零。实验结果表明: 精密气浮运动平台低速工况下, 自适应线性自抗扰控制器的参数在0.8 s内即可迅速完成整定计算; 线性扩张观测器观测误差绝对值小于2 nm; 被控精密气浮运动平台的速度波动不大于5%。自适应线性自抗扰控制器实现了控制器参数在线整定, 控制器的性能表现满足要求。

为了验证变焦扫描大幅宽成像时扫描方向边缘视场图像畸变的矫正效果, 并降低扫描镜控制难度。 首先分析了变焦成像时扫描镜扫描速度与扫描视场角间非线性变化关系; 针对扫描镜变速扫描稳定性低且控制难度大的问题, 在结合探测器变帧频分析与实现的基础上, 提出采用扫描镜匀角速度扫描结合探测器变帧频变焦成像方法。推导了扫描镜匀角速度扫描时, 光学系统焦距、相机实时帧频与扫描成像视场角的关系式。最后基于课题组已有的可连续变焦长波红外光学系统, 搭建了一套基于扫描镜扫描成像的大幅宽长波红外变焦实验系统, 并利用该系统进行了成像验证。成像结果表明, 采用变帧频结合变焦成像方法, 可有效抑制大幅宽成像时扫描方向边缘视场图像畸变问题。变帧频成像方法降低了变焦扫描时扫描镜扫描复杂度, 证明了变焦扫描方法具备图像畸变矫正能力。

基于Tetrolet变换系数的尺度间传递特性与按指数衰减特性, 本文构建了一种Tetrolet域通用隐马尔科夫树结构稀疏先验模型, 把Tetrolet变换系数的统计分布表示成二值高斯混合形式作为先验信息, 并采用因子图方法估计后验状态概率。为了解决在有环路的因子图中消息不能稳定收敛的问题, 利用Turbo均衡方法把压缩采样和结构先验部分分割成两个子图, 分别进行状态估计并相互交换消息。最后依据最小均方误差准则估计得到重构图像, 对128×128的测试图像重构的归一化均方误差可达-20.97 dB, 运行时间为45.24 s。实验结果表明该算法在重构质量和运行速度上优于小波域隐马尔科夫树模型的各类算法。

针对兵马俑图像三维重建时特征误匹配率较高、效率较低的问题, 提出了一种基于两视图兵马俑图像的特征分区匹配方案。该方案在兵马俑图像上, 首先利用学习不变特征变换(Learned Invariant Feature Transform, LIFT)方法提取整幅兵马俑图像的特征; 接着利用提出的基于先验知识的特征点分布曲线分割方法确定兵马俑头部分割线位置, 根据头部分割线将提取的特征分为头部特征和躯干特征; 最终采用欧式距离进行分区特征匹配, 对于匹配结果集合使用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus, RANSAC)滤除误匹配点集。实验结果表明: 在兵马俑图像特征提取及匹配中该方案的正确匹配率可以达到98%, 相比于SIFT和SURF方法正确匹配率提高了20%左右, 特征点的可重复率提高了10%左右, 同时将RANSAC的迭代时间降低了50%, 而且在尺度、光照、角度发生变换时具有较好的鲁棒性。因此本文提出的方案能够很好地实现特征点的正确匹配, 在兵马俑的三维重建中具有很高的使用价值。

针对传统铅垂线轨迹匹配方法在进行地面基元匹配时存在只能得到一个高程值且匹配结果缺乏准确性验证的缺点, 本文提出了一种新的基于物方定位一致性约束的光学航空影像多视铅垂线轨迹匹配方法。该算法对传统铅垂线轨迹匹配方法进行了针对性的改进, 首先, 改善了物方地面基元的像方多视匹配过程, 其次, 利用地面基元已有的物方平面坐标作为物方定位一致性约束条件, 增加了多视匹配结果的准确性检验过程, 从而得到可验证的地面元匹配结果。使用实际航空多视影像对本文算法与传统铅垂线轨迹方法进行了对比实验, 实验结果显示本文方法在可靠性、准确性和算法效率等定量指标方面, 比传统铅垂线轨迹方法分别高出26%、40%和4倍, 证明其能得到更加可靠与有效的地面元匹配结果。

针对高功率激光物理装置中的靶自动准直实验平台, 提出了一种基于三路显微视觉的高精度靶位姿控制方法。该方法采用基于图像的显微视觉控制策略, 通过对送靶机构的主动运动控制, 实现了图像雅可比矩阵的在线自标定; 利用增量式 PI 控制方法对送靶机构进行控制, 实现靶的快速定位及姿态调整。本文对比了基于图像的显微视觉控制和之前研究中所提出的基于位置的显微视觉控制两种方法。其中, 基于图像的控制方法靶的定位误差为0.07 μm, 姿态调整误差为0.02 μrad; 而基于位置的控制方法靶的定位误差为0.16 μm, 姿态调整误差为0.07 μrad。实验结果表明: 基于图像的显微视觉控制方法对系统中的运动学误差、视觉标定误差等因素具有较好的鲁棒性, 靶定位及姿态调整的精度高且稳定性好。

为提升辅助驾驶系统的可靠性及安全系数, 实现更高精度的行人检测, 基于人体树图模型提出了一种改进的离线训练、在线检测的行人检测方法。首先, 定义人体部件间的共生关系, 得到对应父子部件对, 结合K-means算法对其位置关系进行聚类获得部件类型。为兼顾类内紧密性与类间分离性, 采用MSE和DBI构建具有两阶段适应度函数的混合粒子群聚类算法, 在有效估计各部件最优聚类中心数量的同时, 消除随机初始化对聚类准确率造成的影响。其次, 将优化聚类得到的部件类型作为隐藏变量, 通过求解隐结构SVM获取改进后的人体检测模型。最后, 通过动态规划算法求解状态转移方程, 在多个尺度上有效估计人体部件位置及检测包围盒, 并结合非极大值抑制思想得到最终的行人检测结果。实验结果表明, 所提方法在检测性能上明显优于5种行人检测方法, 并且相比于原始Pose-original方法, 在INRIA和ETH数据集上的丢失率分别下降了8.14%和5.05%。实验证明该方法检测性能良好且具有较高的准确性和鲁棒性。

为有效消除磁梯度张量系统传感器阵列间非对准误差和传感器系统误差对测量精度造成的影响, 提出了一种只需绕系统任意轴旋转一周便可理论上实现所有磁传感器与参考平台正交系间精确校准方法。利用两组无数学简化的非线性转换构建传感器系统误差线性校正模型, 仅需同一旋转周期的10组测量数据便能得到参考平台与各传感器的理想正交输出。通过构建磁传感器三轴横倾、俯仰、方位转换的旋转矩阵, 得到传感器空间任意姿态的非对准误差校正模型并对旋转角进行最小二乘估计, 仅需同一旋转周期的3组测量数据便能对准张量系统。仿真和实测结果表明: 在理想情况下仿真参数估计准确率接近100%, 实验校正后各传感器输出具有较高重合与同轴性, 张量分量RMSE(均方根误差)小于30 nT/m。能以较简单步骤和较少采样数据高效提高差分法磁梯度张量系统测量精度。

鉴于传统高光谱影像分类大都采用监督学习方法, 且仅利用了光谱信息, 未考虑影像空间特征和流形结构。提出一种基于空-谱协同流形重构误差的高光谱影像分类方法, 该算法基于高光谱影像中地物分布的空间一致性, 利用少量标记的样本和大量的无标记空间近邻样本来进行半监督学习, 并利用测试样本在每一子流形上的重构误差来表征相似性, 实现鉴别分类。在Indian Pines和University of Pavia数据集上的实验结果表明, 本文方法的分类精度在各种条件下要优于其他分类算法, 其最高总体精度分别达到了95.67%和91.92%。该算法将高光谱遥感影像中的空间-光谱信息融入不同地物的子流形结构表征, 在训练样本数量较少时仍能得到好的分类效果, 有效提升了分类性能。