制备了一种新型的染料敏化太阳电池的光阳极, 该电极由溶剂合成的具有高比表面积和良好光散射特性的ZnO介孔微球组成。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪及N2吸附脱附等手段, 分析了介孔ZnO微球的结构和形貌。所得介孔微球尺寸在亚微米范围, 比表面积约为50m2·g-1。将ZnO介孔微球成功应用到染料敏化太阳电池中, 当光阳极为3μm时, 组成的原型器件的短路电流密度约为45mA·cm-2, 开路电压约为602mV,转换效率可达128%。研究结果表明, ZnO介孔微球是一种优异的染料敏化太阳电池的光阳极材料。

采用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合制备了PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维, 将其进行热处理, 得到Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.采用XRD、SEM、TG-DTA、FTIR和荧光光谱对样品进行了表征.结果表明：复合纳米纤维为无定型, Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维属于体心立方晶系, 空间群为Ia3.复合纳米纤维的平均直径约为140nm, 经过600℃焙烧后, 获得了直径约60nm的Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.当焙烧温度高于600℃时, 复合纳米纤维中水分、有机物和硝酸盐分解挥发完毕, 样品不再失重, 总失重率为81%.复合纳米纤维的红外光谱与纯PVA的红外光谱一致, 600℃以上时, 生成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.该纤维在980nm激光激发下发射出中心波长为522nm、560nm的绿色和659nm的红色上转换荧光, 对应于 Er3+离子的2H11/2/4S3/2→ 4Il5/2跃迁和 4F9/2→4Il5/2跃迁.在Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维形成过程中, PVA分子起到了导向模板作用.PVA/[Gd(NO3)3+Yb(NO3)3+Er(NO3)3]复合纳米纤维在热处理过程中, PVA分解挥发, 稀土硝酸盐分解并氧化生成Gd2O3:Yb3+,Er3+纳米颗粒, 这些纳米颗粒相互联结起来形成了Gd2O3:Yb3+,Er3+上转换纳米纤维.

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集, 最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测, 如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品.结果表明, 很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的, 尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料.

为进一步发展特种干扰泡沫这一新型多波段无源干扰技术, 研究了稳定性强、流动性好的胶质气体泡沫(CGA)对IR/MMW的干扰特性.实验表明, CGA对IR/MMW的干扰能力可达普通干扰泡沫的十几倍.初步分析认为, 由CGA气泡的半径小、液膜厚等结构特征产生的界面数优势和全反射优势, 是保障CGA优良干扰特性的重要基础.研究结果可为干扰泡沫这一新技术的“涂覆型”使用提供一种更可行、高效的途径.

分析了传统神经网络非均匀性校正算法在空域处理过程中产生目标退化的原因, 在总结基于边缘指导的神经网络校正算法(ED-NN-NUC)与一点定标和神经网络结合的校正算法的基础上, 提出了新的组合校正算法.新算法包含预校正、粗校正和精校正三个处理模块, 利用含有弱小目标的实际红外图像进行了实验验证.结果表明, 新算法能有效地抑止目标退化, 并在运算速度上比ED-NN-NUC有一定的提高.

提出了一种基于多尺度几何分析的乳腺X线图像增强与噪声抑制的新方法.首先对乳腺X线图像进行非下采样Contourlet变换分解, 得到相应尺度和子带信息；然后根据变换系数的统计特性, 应用广义高斯混合模型对其进行建模, 并在此基础上引入贝叶斯分类方法将建模后的系数分为强弱边缘及噪声；再根据各个子带系数的类别属性, 分别设计相应的非线性映射函数来对不同的系数进行自适应增强和抑制；最后采用增强和抑制后的系数对原图像进行重构, 从而得到凸显病变区域特征的增强图像.实验结果表明, 该方法具有良好的实用性和鲁棒性.

以田间行走式设备获取的近红外光谱数据为基础, 利用最小二乘回归法(PLSR)建立了应用近红外光谱数据预测土壤碳含量的校正模型, 与利用原始光谱数据建立的模型相比, 应用经比值或归一化差值处理的光谱数据建立的校正模型可以提高预测精度.精度提高的原因可能是光谱数据经过波段算术组合处理后, 能降低模型建立过程中产生过配的风险, 使模型能包括更多的成分和信息.研究结果表明, 利用偏最小二乘回归法, 可以有效地建立田间近红外光谱与土壤碳含量之间的校正模型；同时, 应用比值或归一化差值这些波段算术组合方法来处理近红外光谱数据, 可以进一步提高模型的预测精度.因此, 应用行走式设备获取的近红外光谱数据来快速测定田间土壤中碳的含量是可行的.

研究了植被冠层的热辐射方向性并建立了有关模型.从辐射传输机理出发, 建立了3D冠层场景, 并将场景以微分体元方式进行离散, 根据给定的观测几何参数进行逐个体元内部与体元之间的多次散射及发射辐射传输计算, 最终通过积分运算得到所有微分体在半球空间上对给定观测方向上的热辐射, 得出整个冠层的热辐射方向性.利用两个时相的地面观测数据对3D辐射传输模型及模拟结果进行了验证和分析, 相关系数分别为0.91和0.79, RMSE分别为0.4K和0.6K, 证明建立的模型是有效的, 能改进热红外温度反演精度和实现组分温度反演.

针对已有遥感影像模拟方法难以在影像光谱维上扩展的不足, 提出了一种基于地物波谱学习的遥感影像波段模拟方法.以地物波谱库作为先验知识,通过支持向量机拟合地物在不同观测波段范围内反射率之间的复杂非线性关系, 进而在多光谱遥感影像已有波段的基础上模拟一个新的波段影像.通过模拟TM红波段影像的实验, 证明本方法能较为准确地模拟出真实的光谱影像, 其模拟结果可靠.进一步将该方法应用于模拟IRS真彩色影像, 验证了本方法的实用性.本方法能够有效地解决多光谱影像波段缺损的问题, 并在一定程度上可解决较高空间分辨率遥感影像光谱维的不足, 为建立地物波谱与遥感像元波谱的定量联系提出了新的思路.

分析了环境变化对红外焦平面阵列信号输出的影响, 提出了一种基于环境温度和目标温度的非均匀性校正算法.利用UL01011凝视型红外探测器进行信号采集, 根据最小二乘原理建立了焦平面探测单元的指数响应模型.最后, 利用该模型进行非均匀性校正.实验表明, 算法能在较宽的环境温度范围, 准确预测焦平面探测单元的响应, 有效提高了非均匀性校正的精度.

研究了用近红外光谱法快速定性和定量检测纯牛奶中三聚氰胺.实验分别配制了两组不同三聚氰胺含量的纯牛奶样品, 用于定性和定量分析.通过近红外光谱与聚类分析法相结合, 可将含有和不含有三聚氰胺的牛奶样品有效分类；结合光谱预处理和波长选择及模型优化方法建立的检测三聚氰胺的近红外定量分析模型具有较好的稳定性和预测能力.结果表明, 近红外光谱分析是一种快速、方便和环保的检测乳制品中三聚氰胺的新方法.

结合辐射传输定律, 对计算机图形学中常用的光照模型进行了一系列改进, 得到了简化的可用于场景仿真的红外成像计算模型.具体改进如下：1)增加了几何体表面的温度分布和材料参数；2)在模型中引入了自发辐射项和探测器特性参数.采用光线跟踪方法构建了以该模型为基础的红外场景成像模拟仿真系统, 可生成任意观察视角的3D场景红外图像.对三个典型场景进行了红外成像计算, 用中波红外探测器采集到的红外图像进行对比.主观比较可看出该计算模型生成的图像与实采图像在基本特征上是相似的, 验证了该模型的有效性.定量比较也说明模拟图像与实际图像在主要特征上相符, 但绝对亮度上存在较大差异, 分析了原因, 并提出了改进方向.

对采用单层ZnS和双层CdTe/ZnS两种钝化层结构的长波碲镉汞光伏器件进行了实时γ辐照效应研究.通过辐照过程中实时测试器件的电流－电压特性, 发现随着辐照剂量的增加, 两种器件表现出不同的辐照效应.结合光伏器件的电流机制分析, 对器件的电阻－电压曲线进行数值拟合, 发现器件的主要电流机制在偏压较大时为间接隧道电流, 在偏压较小及零偏压附近时为产生－复合电流.对辐照前后器件的电阻－电压曲线进行对比分析, 认为CdTe/ZnS双层钝化结构有助于降低辐照位移效应的影响, 使得器件间接隧道电流随辐照剂量无明显的增加；同时发现辐照电离效应的影响与器件材料的初始性能参数密切相关, 拟合得到ZnS单层钝化结构的器件具有较高的少子产生－复合寿命, 受电离效应的影响较大, 导致其产生－复合电流随着辐照剂量增加持续增大.

提出了一种新的基于粒子群优化粒子滤波(PSOPF)的红外目标提取算法, 将红外目标提取阈值的计算问题看作系统状态估计问题.在粒子滤波的框架下, 建立了关于灰度-方差加权信息熵和像素点灰度值的阈值状态空间, 建立了基于粒子群优化算法思想的系统状态转移模型, 建立了基于红外目标提取效果评价函数的系统观测模型, 它有效综合了红外图像中灰度、信息熵、梯度、像素点的空间位置等信息.最后, 以粒子的加权平均估计目标提取的阈值.实验结果表明, 该方法是有效且稳健的.

近来出现的谱聚类算法在模式识别和图像分割中得到了广泛应用.与传统的聚类算法相比, 谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解.本研究从谱聚类和权核K-均值的等价性出发, 基于图像的空间一致特性, 提出了一种基于空间约束特性的谱聚类算法.该算法通过对加权核K-均值的目标函数加上空间一致约束项, 利用近似逼近将目标函数最小化与谱聚类算法等价起来.仿真实验表明, 此算法在图像分割中取得了比原始谱聚类算法更好的分割效果.

在低信扰比条件下的纯方位被动跟踪中, 针对量测似然度评估粒子权重的方式对于滤波结果的不利影响, 提出了一种基于粒子残差一致性度量的粒子滤波算法.首先, 利用粒子残差实现采样粒子由状态空间到量测空间的映射变换；在此基础上, 通过置信度距离和置信度矩阵的构建及求解, 完成对于粒子权重的合理度量.新的粒子权重评估方法实现了对于最新量测信息及粒子间蕴含冗余和互补信息的充分提取和利用, 使得粒子权重度量结果更加稳定和可靠.最后, 仿真实验验证了算法的有效性.