为了在系统结构简单的前提下实现凸面光栅成像光谱仪的大相对孔径、高分辨率成像、轻小型化以及系统的易加工装调, 优化设计了一种基于变间距凸面光栅的消像差凸面光栅成像光谱系统, 该系统为双光学元件全反射式同心结构, 克服了已有消像差结构的复杂性与应用局限性。提出了基于光栅的像差理论进行消像差的设计方法, 构建了系统的几何像差理论模型, 并结合罗兰圆条件分析了系统在子午与弧矢方向上的聚焦条件, 建立了凸面光栅刻线间距与系统像散关系的数学模型; 通过全局化的优化算法实现了对凸面光栅成像光谱仪的消像散设计。设计结果表明: 该消像散的凸面光栅成像光谱系统在300~800 nm实现了相对孔径为F/2.7时极限光谱分辨力优于1.9 nm的高像质成像,可实现约201个高光谱通道, 而且系统在全波段内的光学传递函数值优于0.7, 对轻小型、高光谱的消像差凸面光栅成像光谱仪的研究具有重要意义。

在光滑表面缺陷检测过程中, 调制度可以用来标记缺陷位置。为了提高缺陷检测的准确性, 提出了一种基于扇形条纹的调制度检测方法, 该方法对缺陷位置和方向有更高的灵敏度, 适用于多种类型的缺陷检测。首先, 由变形条纹解调得到调制度图, 调制度的高低可判断是否存在缺陷, 再基于调制度图产生新的质量图——调制度-相位梯度偏差质量图, 由此可以识别出缺陷位置。8组对比实验表明, 同一实验环境下, 基于扇形条纹的调制度缺陷检测方法不仅能检测出单一走向的缺陷, 对复合走向的缺陷检测效果也很好, 能更完整地检测缺陷, 同时检测缺陷的精确度达到了0.07 mm。与传统的机器视觉方法和水平/垂直/圆形条纹检测法相比, 本文所提出的扇形调制度法具有更高的灵敏度和准确性。

脉冲宽度为皮秒级的紫外激光, 拥有极窄的脉冲宽度, 可在短时间内破坏物质的分子键, 缩短了与物质相互作用的时间, 同时具有较强的时间分辨率。为了获得皮秒级脉冲宽度的短波紫外激光, 本文设计了一种皮秒光纤-固体混合放大213 nm激光器。采用重复频率为5 MHz、脉冲宽度为52 ps、平均功率为2.5 W的1 064 nm光纤激光器作为种子源, 经过两级端面泵浦的Nd∶YVO4晶体组成的放大器对种子光进行放大, 得到了平均功率为10.5 W的1 064 nm基频光输出。再将混合放大后得到的基频光及其四倍频后获得的266 nm激光在BBO晶体内进行和频, 最终输出213 nm紫外激光。混合放大后获得的基频光经过多级非线性转换, 最终输出脉冲宽度为690 ps、平均功率为61 mW的213 nm紫外激光, 非线性转换效率达到0.58%。

为了大功率激光设备工作时, 减小高斯光束束腰半径外低能量所产生的边缘效应, 避免出现毛边、搭接痕迹明显等问题, 需要对它进行光束整形设计。针对大功率激光光源特性(输出平均光功率为500 W, 脉冲宽度为130~160 ns, 重复频率为20~50 kHz, 波长为1 064 nm, 功率调节范围为10%~100%), 为了减小系统的复杂性, 提高激光能量的利用率, 采用伽利略式非球面透镜整形系统进行参数优化; 选取平顶洛伦兹模型为物理模型, 根据能量守恒定律求得入射光与出射光之间的映射关系; 采用光学软件对系统的结构参数和非球面系数进行优化。计算平顶光束在出射距离20,30 mm时的输出能量均匀度。结果表明: 系统的工作焦深在20～30 mm时, 平顶区激光能量均匀度均大于78.0%。以锈蚀的低碳钢板为作用目标进行了激光清洗实验, 光斑作用区域内, 激光与物质相互作用均匀, 证明本设计能满足大功率激光使用环境的要求。

硅-有机复合光子集成技术充分发挥了硅光的大规模集成优势和有机聚合物材料的高电光系数优势, 在高性能集成微波光子系统中极具应用潜力。本文对硅-有机复合集成电光调制器结构进行了较为全面地优化设计和初步制备研究。电光有机聚合物填充在硅Slot波导的狭缝中, 优化Slot波导结构得到光场限制因子为0.32, 使得光波场与射频电场高度重合, 提高了电光调制效率。采用锥型波导模式转换结构实现Strip-to-Slot的低损耗耦合, 耦合效率为99.55%。重点分析了电极长度、宽度等参数对调制器频率响应的影响, 优化得到3 dB带宽为77 GHz, 半波电压-长度积为0.045 V·cm。根据仿真结果设计了用于制备调制器的MASK。实验制备了Slot波导并进行了聚合物的填充实验研究, 获得了良好的结果。

在利用液晶空间光调制器液晶分子等效折射率的变化实现光波前的动态调控, 从而进行光学非球面的零位干涉测量时, 液晶空间光调制器独立单元中像素离散化的尺度、单元结构的填充比例以及电控数字位阶都直接影响到波前调控精度。本文基于菲涅耳衍射原理以及离散傅里叶变换算法,使用物理光场数值分析软件 VirtualLabTM分析了像素独立单元对液晶空间光调制器重建补偿波面精度的影响, 建立波面经空间光调制器调制传播至待测表面的仿真模型, 评估像素结构因素对波前重建的理论算法本底误差及构成像素结构的多因素耦合误差, 重点关注像素尺寸采样频率与波前最大空间频率的匹配问题, 提出根据重建波前理论模型反推选取符合高精度测量要求的空间光调制器, 可有效降低动态检测系统的成本需求。理论计算得到制约空间光调制器重建高精度波面(RMS=0.01 λ)的因素与液晶分子响应的自身非线性以及基底空间不一致密切相关。

为建立目标表面的真实彩色三维点云数据模型, 以编码标志点作为定位介质, 利用目标的无色点云和彩色图像, 提出一种三维点云颜色复原方法。在目标附近放置多组编码标志点, 用基于激光线的三维扫描设备获取目标无色的三维点云和编码标志点信息; 用彩色相机从多视角采集目标及编码标志点的彩色图像, 通过Canny边缘检测及亚像素定位算法得到编码标志点的图像坐标; 再利用改进的直接线性变换法由编码标志点的世界坐标值及像素坐标值求解出相机相对世界坐标系的位姿矩阵, 通过相机成像模型建立点云与彩色图像像元的映射关系; 最后, 利用插值法计算局部点云的颜色并完成整个点云颜色的融合。采用该方法对多个模型进行了颜色复原实验, 彩色三维点云的颜色空间位置偏差小于0.6 mm, 重建效率为7.3×104 point/s, 彩色三维点云与目标相似度高。该方法可以实现目标彩色三维点云重建, 计算精度和效率均能够满足使用需求。

为了消除集成成像系统中景深范围外目标的畸变现象, 提高重构图像的整体观察效果, 本文通过逆向光线追迹分析集成成像系统中弥散斑直径关系。参考人眼视觉特性, 首先推导出系统的目标采集景深范围; 然后根据此范围模型, 在采集装置固定的情况下, 得到集成成像系统所能重构出的真实深度范围; 以此真实深度值为参考值做深度调整, 基于查找表法得到元素图像, 最终在重构阶段得到无畸变的三维重构图像。实验结果表明, 采集景深范围内的目标可以清晰重构, 验证了此采集景深模型的合理性; 与其他方法得到的元素图像相比, 根据此模型做深度调节得到的元素图像, 其三维重构图与目标平面图的颜色直方图相似度从67.057%提升到94.507%, 结构相似性从54.002%提升到84.510%, 峰值信噪比从16.902提升到19.740, 明显消除了深度范围外目标的重构畸变, 适用于分辨率优先的集成成像显示技术。

为了实现对风力发电机振动的遥测, 提出了一种新的风力发电机状态监测方式。利用相干多普勒激光雷达探测风力发电机的低频振动, 并对遥测方法、测振频谱数据处理方法以及试验中出现的现象进行试验研究。试验分为风力发电机实测试验和固定目标实测试验两部分: 首先在距离风力发电机约675 m使用多普勒激光雷达对其塔筒顶部进行扫描, 记录频谱数据, 利用基于离散频谱校正技术的测振频谱数据处理方法, 提取风力发电机的振动状态参数; 然后进行固定目标实测试验, 使用相同的数据处理方式对回波信号进行处理, 对激光雷达的实际误差进行评估。试验结果表明: 相干多普勒激光雷达对风力发电机频率为0~2.5 Hz、振动速度为0.1~3 m/s的低频振动探测效果明显, 具备探测风力发电机低频振动的能力。

阿斯图微卫星是一颗由哈尔滨工业大学牵头研制, 在中俄工科大学联盟(ASRTU)合作框架下研制的一颗12U立方星, 本文针对阿斯图微卫星任务进行了姿态控制系统设计及仿真分析。首先介绍了阿斯图微卫星的控制指标, 通过指标分解确定了姿态敏感器及执行机构的主要性能指标。接着, 根据星上敏感器的配置情况, 设计了多种定姿和控制方案, 并对各控制模式间的切换逻辑进行了设计。卫星姿态确定采用了基于陀螺和星敏感器的扩展卡尔曼滤波算法, 姿态控制采用了偏差四元数和偏差角速度反馈的PD控制方法。仿真结果表明: 星敏感器有效时, 姿态确定精度优于20″, 姿态指向精度优于0.05°, 稳定度优于0.01 (°)/s, 能够满足阿斯图立方星的任务要求。

为了解决离子电导显微成像系统中传统跳跃工作模式高速扫描时存在的运动过冲以及成像速度慢的问题, 提出了一种基于双压电纳米定位平台的高速扫描方法。根据扫描系统需求提出了采用大行程-慢速和小行程-快速压电纳米定位平台串联的设计方案, 满足探针Z向测量量程要求并可快速回提探针。以菱形位移放大机构和导向机构为构型, 设计并确定双压电驱动扫描平台的关键几何参数。基于解析模型计算了定位平台的静力学性能参数并采用有限元分析方法分析了双压电平台的静/动态特性。最后, 加工了双压电平台样机并进行了离子电流过冲和形貌扫描成像的测试。实验结果表明: 所设计的双压电驱动探针定位平台在保证成像稳定的前提下可使下探速度至少达到500 nm/ms,有效地减小了电流过冲, 提高了系统成像效率。

针对目前水质参数传感器测量功能单一, 且受环境温度影响大等问题, 提出了一种具有温度补偿功能的多参数水质传感器芯片。该传感器芯片是使用微机电系统(MEMS)技术制造的, 芯片表面集成了pH传感器、DO传感器、氨氮传感器和温度传感器。为实现温度补偿, 芯片还设计了一种夹心板式蛇形Pt电阻加热器。同时设计了与芯片相适应的微流控测试腔, 以实现水样测量。采用有限元稳态热分析对4种加热器热传递过程进行分析, 得到合理的芯片结构布局, 通过MEMS工艺制作出传感器芯片。采用自制的恒电位仪测试电路, 对传感器芯片性能进行了测试。实验结果表明, pH传感器具有0.288 mA/pH的高灵敏度; 溶解氧(DO)传感器的灵敏度为2.22 μA/(mg·L-1); 氨氮传感器的灵敏度为0.113 9 mA/(mg·L-1); 温度传感器的灵敏度为0.949 Ω/℃; 加热器的功率和温度变化灵敏度为0.312 6 ℃/mW。与单个水质参数传感器相比, 该传感器芯片体积小、坚固耐用, 能够同时检测水样的多种参数, 且温度补偿效果较好。

高速电主轴是一种将传统机械主轴中主轴电动机和机床主轴合而为一的新式主轴, 因具有高速高精度的优点被大量应用于高性能加工中心。高速电主轴的动态回转特性在很大程度上决定了加工精度, 是影响加工中心综合性能的重要因素。主轴运动误差测量方法大致可分为基于位移传感的主轴回转误差测量和基于光学手段的主轴回转误差测量。两类测量手段都是通过测量主轴回转一定角度的位移变化量来解析出主轴的径向回转误差, 这两类测量方法在主轴低速运转时具有很好的测量效果。当高速电主轴处于高速工作状态时, 这两类测量方法的测量效果将受到传感器件采样频率的限制。本文在总结现有主轴回转误差测量的基础上, 提出了一种基于靶标轨迹追踪的主轴动态回转误差测量方法, 对现有技术进行了总结, 并对未来的发展趋势进行了展望。

超弹性杆折展机构越来越多地用于太空卫星光学薄膜的收拢和展开的支撑问题, 为了避免使用过程因应力集中而产生疲劳裂纹, 延长超弹性杆使用寿命, 对复合材料超弹性杆在不同铺层方式下压扁后的应力进行了研究。首先, 建立单元胞豆荚蜂窝杆有限元模型, 使用显示动力法对其压扁后的状态进行非线性数值分析。然后, 通过复合材料单元胞豆荚蜂窝杆的不同铺层方式下的压扁后最大应力值建立径向基函数代理模型。最后, 利用ISIGHT软件中的遗传算法进行铺层角度的优化。仿真结果表明, 在铺设层数为两层的情况下, 两层应力对应有限元结果与径向基函数(RBF)结果之间的误差都小于9.95％。复合材料单元胞豆荚蜂窝杆采用两层铺层时, 最优的铺层角为第一层、第二层分别为81.962°和82.671°。

针对当前微纳米测量中存在的微结构跨尺度、高精度测量及高深宽比结构多参数表征问题, 基于纳米测量机和微接触测头构建了纳米坐标测量系统。通过对测头与定位平台机械、电气及软件接口的设计, 实现测头与平台的集成, 并利用标准球对测量系统进行校准。为保证测量结果的可溯源性, 对定位平台三轴激光干涉仪的激光器进行了拍频。最后, 利用搭建的测量系统对高度10 μm,2 mm的超高台阶及硅臂卡爪的侧壁倾角进行了测量, 表明系统具备大尺寸结构的高精度测量和复杂MEMS器件特征尺寸的精确表征能力。

大口径大视场望远镜主动光学系统, 需要基于离焦星点像完成波前探测与系统闭环。 为了实现系统的有效运行, 本文对离焦星点像边缘区域与波前传感精度之间的关系开展了相关研究。首先, 根据电磁波的传输方程介绍了曲率传感算法。接着, 以像散与彗差为例从理论上分析了典型边界条件对波前解算的影响。然后, 分析比较了不同像元分辨率对信息完备性的影响。最后, 在极限采样率下, 对波前重建误差进行了仿真分析。实验结果表明: 在连续边界的情况下, 单位圆边缘引入的误差约为35%(未进行迭代); 离焦星点像在100个像元以下时, 其携带信息的能力迅速下降; 在接近100个像元时, 对彗差的检测误差为0.08个波长, 与400个像元时相比约下降14%。因此, 在时-空分辨率要求较低, 即采样率不高的情况下, 考虑闭环主动光学的误差收敛效应, 忽略边界效应也可以满足主动光学波前传感需要, 但在高时-空分辨率测量的情况下, 边缘的影响不可以忽略。

为了提高容积式压电流体驱动器的气体驱动能力, 提出了一种柔性驱动式压电活塞气体压缩机, 并从理论与试验两个方面对气体压缩机的工作特性进行研究。建立了柔性支撑压电振子的振动模型, 并通过仿真获得了驱动频率及电压对压电振子振动特性的影响规律。将柔性支撑压电振子与活塞式泵腔结合, 构造一种柔性驱动式压电活塞气体压缩机, 建立气体压缩机的流量及压力计算模型, 获得腔高和活塞振幅等参数对压缩机输出性能的影响规律。结果表明, 利用系统共振原理可以提高压缩机的气体驱动性能, 同时存在最佳的系统结构参数使压缩机性能最优。在此基础上进行相关试验, 试验结果表明: 压缩机的气体输出流量和压力与驱动电压近似成线性关系, 且受驱动频率影响明显, 当系统工作在共振状态时系统输出性能最佳。设定压电振子的驱动电压为220 V, 此时测得压缩机的气体输出流量和压力分别为190 mL/min和20.3 kPa。

为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能, 本文提出了UPR-UPU-UR矢量推进机构。首先, 运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度, 基于解析法构建了矢量推进机构的位置模型。其次, 推导出了矢量推进机构的输出矢量和输入矢量之间的关系, 并采用粒子群优化算法对矢量推进机构进行了位置正解计算。然后, 基于矩阵分析法从速度雅克比矩阵和机构特征性角度研究了机构奇异性, 计算了矢量推进机构动平台的工作空间。最后, 搭建了UPR-UPU-UR矢量推进机构的实验平台, 并进行了试验研究。数值仿真和实验结果表明: 粒子群优化算例在绝对误差小于0.001°下可获得机构动平台的精确位姿, 机构的矢量推进性能实验值与理论值存在的最大误差为5%, 这证实了该机构具有良好的运动特性和推进性能。矢量推进机构是通过改变两条支链长度来调整螺旋桨的推力方向, 使机器人可以具备偏航、俯仰、横滚等多种运动模式, 有助于其实现复杂的水下运动。

为提高嵌入式时栅传感器测量精度, 对不同安装模态下测量精度进行了表征。从嵌入式时栅传感器传感机理出发, 分析了安装气隙变化、径向安装偏差和轴向安装偏差对传感器测量精度的影响规律, 建立了不同安装模态的误差模型。对传感器不同安装模态进行了模拟仿真与实验验证。仿真与实验结果表明: 不同安装模态均会影响传感器测量精度, 其中径向安装对传感器测量误差影响最大, 气隙间距变化对传感器测量误差影响其次, 轴向安装对传感器测量误差影响最小; 三种安装模态对测量误差的影响均体现在对一次和二次误差的影响上; 在气隙间距为0.2 mm无径向与轴向安装偏差时嵌入式时栅测量误差峰峰值为100.8″。本研究对指导嵌入式时栅传感器安装, 降低安装误差, 提升测量精度具有重要的理论与现实意义。

以曲率、法向量变化量等为度量指标的三维点云模型不具有基于某一参考面的对偶性, 基于Morse理论提取的点云Morse-Smale(MS)复形存在大量无意义特征, 这严重制约了模型特征的识别效率。针对这一问题, 提出单复形拓扑模型的概念, 以避免无意义特征的提取, 并基于MS复形的特性线重要性度量方法和“同态收缩算法”, 推导了单复形拓扑模型的特征线重要性度量方法和拓扑简化算法。同时, 针对模型过渡特征在拓扑简化过程中难以保留的问题, 依据单复形构建与“持续值”简化理论, 通过设定阈值, 过滤删除导致跨轮廓与非轮廓关键线生成的鞍点, 实现简化过程中过渡特征的保护。算法在多个典型三维点云模型上进行了实验验证, 结果表明, 与现有拓扑特征提取方法比较, 单复形拓扑模型提取与简化算法避免了大量无意义特征的提取, 时间效率提高了52.22%, 数据压缩率提高了5%以上; 过渡特征保护方法对过渡特征的识别率达到了100%。本文方法显著提高了三维点云模型的特征识别效率, 并有效改善了常规算法存在的过渡特征线断裂不完整问题。

跨模态人脸识别一直是人脸识别领域的研究热点, 在安防、刑侦等现实场景中具有极高的应用价值和发展潜力。现有的跨模态人脸识别算法通常在图像空间或潜在空间建立不同模态人脸的联系, 却忽略了二者的内在关联性, 容易导致跨模态信息的丢失。为解决这一问题, 本文提出基于对齐特征表示的跨模态人脸识别算法(Cross-Domain Representation Alignment, CDRA)。CDRA算法在人脸图像空间和潜在空间、模态内和模态间探索不同模态人脸数据间的关联性: 首先, 为减少信息损失, CDRA算法通过对单一模态内人脸的重建, 学习到包含判别信息的模态内潜在特征表示; 然后, 在图像空间, CDRA算法通过从不同模态的潜在特征表示中, 跨模态地重建图像, 以间接对齐不同模态的潜在特征表示, 在潜在空间, CDRA算法通过对齐不同模态数据的潜在高斯分布直接对齐不同模态的潜在特征表示, 促使特征表示学习到不同模态人脸在不同空间维度多个层次的跨模态信息。实验结果表明CDRA算法在Multi-Pie数据集上的人脸识别准确率的平均值为97.2%, 在CASIA NIR-VIS 2.0数据集上的人脸识别准确率为99.4%±0.2%, 同时实现了跨模态人脸数据的高效互生成。CDRA算法能够在图像空间和潜在子空间学习到更具判别能力的跨模态关联信息, 有效地提高了跨模态人脸识别准确率。关 键 词:

为实现无人机机载光电设备对多个目标的准确定位, 提出了基于数字高程模型的多目标定位系统, 建立了一种基于目标矢量的多目标定位模型。通过目标检测得到视场中各目标的像素坐标, 解算出各目标的视轴矢量, 融合无人机和光电侦察平台中各传感器的测量数据, 计算出各目标的地理位置信息。实验结果表明, 在3 000 m飞行高度下, 对主目标的定位误差约为16 m, 对次目标的定位误差约为26 m。分析了改进的滤波模型的效果, 滤波后主目标定位误差减小到7 m, 次目标定位误差减小到约11 m。通过飞行实验验证, 证明工程效果与仿真实验结果基本一致。该方法具有定位实时性好, 误差小, 便于工程应用的优势。

土壤温度是地球科学多个领域的重要变量。其时空变化受多种环境因素影响, 这对土壤温度的准确预测带来巨大挑战。以机器学习为核心的数据驱动方法, 在土壤温度预测中是重要研究领域, 为基于物理过程模型提供重要补充。然而目前针对土壤温度影响因素量性研究较少, 因此本文提出XGBoost-LSTM的数据驱动方法。基于极限梯度提升算法(XGBoost)分析土壤温度影响因素的重要性, 然后根据影响因素重要性依次组合, 并输入至长短期记忆网络(LSTM), 得到最优预测模型并实现土壤温度预测。最后在长白山和海北两个气象站完成实验, 本文方法的最优均方根误差为2.234、平均绝对误差为1.716、纳什效率系数为0.932、LMI系数为0.729和威尔莫特一致性指数为0.983。结果表明本文提出的XGBoost-LSTM预测模型与目前土壤温度中常用的数据驱动模型相比, 均表现出更高的精确度。

为了解决大仿射形变场景下, 尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform, SIFT)算法的局限性以及仿射尺度不变特征变换(Affine-SIFT, ASIFT)算法运算量大的问题, 提出了一种具有近似仿射尺度不变特征的快速图像匹配算法 (Fast Approximate-Ane-SIFT, Fast-AASIFT)。该算法具有比ASIFT算法更清晰的物理意义, 首先从逆仿射变换出发, 对原图进行仿射形变纠正, 估计出对应的正射图像; 然后在正射图像上进行特征点提取及SIFT描述; 最后进行SIFT优化匹配。实验结果表明: 大仿射形变场景下, Fast-AASIFT算法依然能匹配到足够多的特征点, 且峰值匹配误差＜2.5 pixel, 平均匹配误差＜1.2 pixel, 其抗仿射形变能力明显优于SIFT算法, 与ASIFT算法相当; Fast-AASIFT算法耗时＜0.3倍ASIFT, 有效改善了ASIFT算法的耗时问题。可见, Fast-AASIFT算法既有效保证了算法抗仿射形变鲁棒性, 又大幅提高了算法效率, 对场景重构、场景识别等应用具有重要意义。

舰船是重要的海上目标, 航空遥感影像的实时舰船目标检测在民用领域和**安全中均具有十分重要的意义和价值。以工程应用为背景, 重点对航空遥感影像的海陆分割和舰船检测两方面问题展开研究。利用灰度信息对遥感影像进行自适应阈值分割, 结合形态学算子和孔洞填充技术, 实现海陆分割; 利用舰船几何结构特征进行直线段检测, 结合K均值密度聚类技术, 完成舰船目标检测。实验结果表明: 针对海陆分割任务, 陆地检测率为95.8%, 陆地检测错误率为5.7%, 陆地检测正确率为94.4%; 针对舰船目标检测任务, 检测准确率为94.1%, 检测虚警率为3.9%。可以较好地将影像中的海洋区域和陆地区域分割成两个相互独立的部分, 分割效果理想; 同时可以快速地完成舰船目标检测, 准确率高, 虚警率低, 具有运算简单、易于工程实现等特点。

针对模糊熵多级阈值分割方法存在模糊特性不足、计算量大、自动性差等问题, 提出一种基于区间二型模糊熵的高分辨率全色遥感图像多级阈值分割方法。首先, 利用岭型模糊隶属度函数构造区间二型模糊集, 由构造的模糊集和阈值个数, 在多级图像分割场景中定义区间二型模糊熵。然后, 利用量子比特将其模糊参数集编码为量子染色体, 设置若干量子染色体构成初始种群, 并以定义的区间二型模糊熵作为适应度评价函数, 对种群中的个体进行适应度评价, 保留和记录最优个体。在提出的进化策略中, 利用量子旋转门的动态旋转角机制使种群以更好的适应性和效率自动确定模糊参数的最优组合, 据此, 以最大模糊性原则得到多级阈值, 实现图像最优多级阈值分割。在实验中选取基于最大熵和模糊熵的多级阈值分割方法作为对比算法, 对具有不同地物的高分辨率全色遥感图像进行了分割实验。实验平均评价结果表明: 本文方法能在减少计算时间的同时获得更好的分割结果, 面积加权方差降低了39.7%, Jeffries-Matusita距离降低了14.7%, 运行时间为6.403 s。可满足高分辨全色遥感图像分割结果对空间连续且光谱均匀的要求且具有高实时性。

稀疏恢复算法进行DOA估计时需要在角度空间进行网格化量化处理。针对该量化过程会引入的量化误差从而影响估计性能的问题, 本文通过导向矢量的一阶泰勒展开式将量化误差引入阵列输出的二阶矩模型。基于该模型设计了一种使用噪声子空间矢量进行修正的OMP算法对DOA和量化误差进行联合估计。新算法基于阵列协方差矩阵对于快拍数的依赖稍显敏感但是弥补了贪婪算法对DOA分辨力的不足并且不需要预知信源个数, 同时计算量对比现有的基于lp范数约束的凸优化方法大大降低。仿真实验验证了所提算法的有效性。