外量子效率远远超过100%的有机光电倍增探测器近年来受到了研究者们的广泛关注。首先介绍有机光电倍增探测器的基本结构及其光电倍增机理。有机光电倍增探测器由于其活性层的材料特性不同，可分为小分子基及聚合物基两种类型。针对这两种不同类型的有机光电倍增探测器的研究进展进行综述，详细说明研究者们在改善有机光电倍增探测器量子效率、暗电流、响应速度、光谱性能等方面取得的重要进展。简单介绍了研究者们针对有机光电倍增探测器的工作机理提出的一些不同解释。总结全文并展望了有机光电倍增探测器的发展前景。

内窥光学层析成像术(OCT)是OCT领域的一个重要分支。由于其微米级高分辨率光学断层和非接触式成像能力，内窥OCT已成为内窥医学和OCT技术领域研究的热点。主要阐述了内窥OCT的基本原理和组成，总结了内窥OCT探头的分类；研究了近年来各种内窥OCT探头的设计、尺寸、分辨率和成像速度等关键参数以及不同探头的优劣势和应用场合；简述了医学领域中特异性和灵敏度的概念，重点总结了不同类型的内窥OCT在心血管系统、食道、胃和小肠以及胰腺管等方面的临床应用和以特异性和灵敏度为基础的实验结果的评判，并对未来内窥OCT的发展作简要讨论。

太阳模拟器作为一种重要的试验设备，广泛应用于空间技术、航空航天及太阳能产业等领域。在太阳模拟器的发展中，光源发光二极管(LED)的加入对其性能的增强起到了重要作用。介绍了太阳模拟器发展的背景，论述了LED作为其光源的优点和价值。列举了针对太阳模拟器性能评测的各项标准，逐个介绍并进行对比。叙述了国内外具有代表性的LED太阳模拟器结构、控制及光学设计，从光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照不稳定度等方面进行分析比较。总结了LED太阳模拟器的研发重点和发展趋势。

针对GEWEX-SRB（Global Energy and Water Exchanges Project-Surface Radiation Budget）、ISCCP-FD（International Satellite Cloud Climatology Project-Flux Data）和CERES-SYN（Clouds and the Earth′s Radiant Energy System-Synoptic Radiative Fluxes and Clouds）中上行长波辐射数据在极地地区的精度问题展开研究。实验利用极地地区的BSRN（Baseline Surface Radiation Network）和CEOP（Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project）两种地面观测数据作为参考数据，并采用降尺度方法对地面数据进行处理，最后对辐射产品进行精度评估。研究结果显示，在极地地区，3种常用上行长波辐射数据总体精度较低，方均根误差（RMSE）和平均绝对偏差（MAE）的绝对值基本在15 W·m-2以上，GEWEX-SRB、ISCCP-FD和CERES-SYN上行长波辐射产品的RMSE均值分别为23.70 W·m-2（8.69%）、25.14 W·m-2（9.62%）、22.98 W·m-2（8.80%），MAE均值分别为18.53 W·m-2（6.96%）、20.09 W·m-2（7.70%）、17.73 W·m-2（6.79%）。通过精度分析得出，影响上行长波辐射产品精度的因素包括空间异质性、输入参数误差、云的影响以及辐射产品的空间分辨率较低等。

研制了一款新型磁聚焦成像电子束时间展宽分幅相机，研究了其空间分辨率与磁聚焦透镜数目及电流间的关系，实验结果表明：采用三个磁聚焦透镜且电流适合时，相机的空间分辨率最高；离轴越远，空间分辨率越低。研究了相机的空间分辨率与电压间的关系，发现空间分辨率随着阴栅极间电压的增大而提高。该新型分幅相机成像面为一个曲面，整个阴极面不能同时清晰成像。采用电子束时间展宽技术后，该新型分幅相机的时间分辨率提高至11 ps；当成像倍率为2∶1时，相机的静态空间分辨率为5 lp·mm-1。

随着高技术的发展及其在**上的广泛应用，现代红外侦察能力得到不断提升，这也促进了红外伪装能力的发展。针对目前防空导弹装备红外伪装能力的指标体系不健全及其量化评估困难等问题，提出了综合评估其红外伪装能力的指标体系和方法。该体系从红外侦察能力、红外隐真能力和红外示假能力三个方面系统地分析了防空导弹装备的红外伪装能力，通过基于综合赋权法的集对分析模型对防空导弹装备的红外伪装能力进行综合评估，再通过算例分析，对该评估体系及方法进行数据分析。分析结果表明，防空导弹装备红外伪装能力的建设方向是全方位、多波段和体系化。

利用遮光阴影和频谱分析原理，对多种情况下的莫尔条纹表达式进行了分析和仿真验证，得到了两光栅圆心距和明条纹交点族序数对椭圆和双曲线莫尔条纹族形状的影响规律。研究结果表明，双曲线莫尔条纹族比椭圆莫尔条纹族更有利于识别与计量。基于同心圆光栅的透过率函数和计算全息，利用空间光调制器生成了同心圆光栅莫尔条纹，通过放大处理和选用合适的低通滤波器，得到了工程中应用比较广泛的双曲线莫尔条纹。

基于环状光纤的OAM-PMD动态方程和固定双折射级联模型，推导了OAM模式的一阶OAM-PMD系数方程，并仿真了环状光纤具有一定椭圆度时，几何双折射对OAM模式对应的本征奇-偶模的有效折射率差的影响，以及一阶OAM-PMD系数随角频率的变化。结果表明，OAM模式的一阶OAM-PMD系数不仅与OAM模式对应的奇-偶模的有效折射率差有关，还会随角频率变化而变化，并且环状光纤椭圆度的增大会导致OAM模式的一阶OAM-PMD系数增大，且对相对低阶的OAM模式的一阶OAM-PMD系数影响更明显，从而严重影响OAM模式复用系统的性能和传输距离。

为了满足对船舶、桥梁、飞行器等的关键结构进行较大应变范围测量的需要，设计了一种应用低温等离子体技术的多环减敏型光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器。对长为30 mm的三环减敏应变基片进行有限元分析，在传感器结构左右端面上各施加0.083 mm的位移，经计算可得，栅区的应变约为1700 με，结构的减敏系数为2.91。在实验中设置两组传感器进行对照实验，采用低温等离子体技术对其中一组传感器的栅区表面进行扫描处理，另外一组栅区不做处理，验证两组传感器在+5000 με以内的传感特性。实验结果表明,等离子体放电扫描处理次数越多,光纤光功率越大。系统平均测量误差约50 με，满量程精度小于0.5%，解决了由于封装过程中栅区端面污染导致的系统标定结果不稳定、线性度差等问题。

针对长距离水下无线光通信系统，采用蒙特卡罗方法研究了水下光束的传输特性。提出采用平顶光束替代传统高斯光束，以延长通信系统的传输距离。通过对比平顶光束和高斯光束在三类清澈海水中的传输特性，基于脉冲位置调制技术，对两种水下无线光通信系统进行实验仿真。结果表明：在相同条件下，高斯光束和平顶光束的水下无线光通信系统的可靠视频传输距离上限分别为268 m和340 m。在清澈海水中，采用平顶光束可以有效延长水下无线光通信系统的通信距离。该结果为长距离水下无线光通信系统设计提供了参考。

设计了一种中心带有椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤，采用全矢量有限元法研究了该光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明，电场能量被束缚在光纤的纤芯。在λ=1.55 μm处，光纤的双折射为5.958×10-2，达到10-2数量级；在1.50~1.60 μm波段范围内，色散值在（-549.2±5） ps/(nm·km)范围内，具有高负平坦色散。此外，该光纤的x偏振基模的非线性系数为46.82 W-1·km-1，低损耗值为5.413×10-4 dB/km，并且在y方向上两个基模偏振态的限制损耗是x方向的6423倍。该光子晶体光纤具有高双折射、高非线性、高负平坦色散、低损耗的特点，在光纤传感、偏振控制、色散补偿及非线性光学等领域具有广阔的应用前景。

在单模光纤(SMF)中接入一段硬塑料包层光纤(HPCF)，构成一个全光纤Mach-Zehnder干涉仪，利用该干涉仪制备出一种可同时测量温度和折射率的光纤传感器。由于SMF纤芯和HPCF纤芯直径不匹配，通过HPCF的透射光会产生干涉谱，干涉谱随外界环境温度与折射率的变化而变化，从而可实现温度与折射率的测量。实验结果表明：利用该传感器测量温度与折射率的灵敏度分别达到了13.3 pm·℃-1和52.56 nm·(RIU)-1。该传感器具有体积小、结构简单、制作容易和灵敏度较高等特点，特别适合在电噪声环境中工作。

借助光纤光栅(FBG)、相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)及基于拉曼散射的分布式温度传感器(DTS)，对4 km长的高压输电真型线路的健康监测进行研究。分析了导线舞动过程中输电塔架和输电导线的温度和应变的特征。利用安装在塔架结构上的104个FBG应变和温度传感器对塔架结构进行应变监测。利用Φ-OTDR及DTS，借助输电线路中现有的光纤复合架空地线(OPGW)内的通信光纤，实现了输电线路的舞动和温度的监测。三种光纤传感方案相互补充照应，实现了对整个输电系统结构健康监测。

针对布里渊光时域分析(BOTDA)传感图像中信息在空域的相似性，利用Kuwahara滤波对传感图像去噪，根据滤波窗口内相邻像素之间的相关性恢复中心元素值。研究结果表明,Kuwahara滤波的窗口长度设置应小于并接近理论空间分辨率。利用该方法对不同信噪比的BOTDA传感图像进行去噪处理，信噪比平均提高6.7 dB，布里渊频移误差平均减小0.58 MHz，空间分辨率保持不变。该方法在不增加BOTDA传感器硬件设备的情况下提高了传感器性能，可用于高分辨率、中长距离传感数据的处理，同时也可用于其他类型的分布式光纤传感系统。

介绍了基于微波光子技术的射频锯齿波产生技术的应用背景和技术类型。为克服电子波形生成办法的电子瓶颈，以外调制方法作为技术基础，提出了一种基于并联马赫-曾德尔调制器(MZM)的锯齿波生成的新方法。调整MZM直流偏置电压和射频信号幅度，以满足正交偏置点和调制系数的要求，保证经光电平衡二极管后生成的光电流各频率分量特性符合锯齿波函数分解的傅里叶级数。建立了数学仿真模型，进行了实验验证。引入方均根误差对结果进行衡量，并分析了消光比和电压漂流对输出信号性能的影响。结果表明，所提方案灵活，具有优秀的可扩展性，通过简单操作即可完成波形生成和正负斜率切换。

为满足现代智能化设备和红外交互识别的需求，利用CodeV和Zemax光学设计软件设计了一款小型化红外广角镜头。该镜头使用３片塑胶非球面镜片和1片红外带通滤光片，其光学结构形式为负-正-正的结构；该镜头的F数为2.2，全视场最大角度为129°，系统机械总长3.8 mm。该设计在1/2奈奎斯特频率处各个视场的调制传递函数值均大于0.5。组装该镜头进行测试，其调制传递函数性能符合设计需求，可以较好地实现红外探测功能。

随着图像内容不断丰富，由计算机产生的屏幕内容(SC)图像开始普及。针对这类图像，高效视频编码标准(HEVC)增加了调色板模式来提升对SC图像的压缩性能，但会增加计算复杂度和编码时间。提出了一种基于视频内容复杂度分析的自适应调色板模式快速决策算法。该算法将图像亮度分量分块，并用离散余弦变换(DCT)来衡量每个块的复杂度，然后根据复杂度值形成判别矩阵，最后根据判别矩阵结合编码单元的信息来自适应地关闭或启用调色板模式，以减少计算量和编码时间。根据实验结果，当参考编码器设为启用调色板模式时，本文算法能节省的总编码时间达到完全关闭调色板模式所节省时间的69.24%，而相同峰值信噪比下的码率差异(BDBR)平均增加0.33%，相同码率下的峰值信噪比差异(BDPSNR)平均下降0.03 dB，基本不影响视频质量。

图像记忆性预测包含两个核心问题：特征表征与预测模型。当前对图像记忆性预测的研究多聚焦于探索对其有影响的视觉因素，预测过程采用特征处理与预测相分离的方式，这使预测性能很大程度上受前期特征处理的制约，如果整个预测过程缺少整体性的学习机理，可能会产生次优的预测结果。为解决上述问题，提出了一种基于低秩表征学习的图像记忆性预测模型，将低秩表征学习和线性回归整合到一个框架下。低秩表征学习将原始的特征矩阵映射到具有低秩约束的潜在子空间中，以学习到本征稳健的特征表征；线性回归学习了一个回归系数从而建立图像特征表征和记忆性分数之间的联系。基于增广拉格朗日乘子法求解以保证模型的收敛性，大量实验结果表明本文方法的优越性。

张量分解是解决高维数据分析问题的有力工具。传统张量Tucker分解模型多采用各项同性假设，即各个因子矩阵具有相同的约束条件(例如正交、非负等)，但该种假设不适用于异构张量数据分析。本文提出了一种基于低秩正则化的异构张量分解(LRRHTD)算法，并用于子空间聚类任务。低秩正则化的异构张量分解核心思想是对原始张量寻求一组正交因子矩阵的集合，将高维张量映射到低维的潜在子空间中，同时在最后的因子矩阵上引入低秩约束以获得可用于聚类的全局低秩结构表征。此外，设计了一种基于增广拉格朗日乘子的优化方法对所提算法进行求解。在两个公开数据集上的实验表明，本文提出的方法不仅可以在较少次数的迭代内达到收敛，而且与现有的其他聚类方法相比，取得了较为理想的聚类性能。

针对时空局部方向角模式应用到视频情感识别时，出现的特征稀疏、噪声敏感等问题，提出了一种新的特征提取算法——时空局部三值方向角模式(SLTOP)。考虑到表情和姿态特征的互补性，提出云加权决策融合的分类方法。对视频图像进行预处理，得到表情和姿态两种模态的序列；分别提取表情序列和姿态序列的SLTOP特征，并借鉴灰度矩阵思想解决特征直方图过于稀疏的问题；在决策分类阶段，引入云模型对表情和姿态两种模态进行云加权决策融合，实现双模态情感的最终识别。在FABO数据库中，表情和姿态单模态分别取得了92.21%和96.76%的平均识别率；与体积局部二值模式、三正交平面局部二值模式(LBP-TOP)、时空局部三值模式矩(TSLTPM)比较时，在表情模态上分别高约18.42%、22.01%、9.15%，而在姿态模态上分别高约26.59%、29.53%、1.98%。通过云加权融合得到平均识别率为97.54%，均高于其他实验得到的数据。所提出的SLTOP，对噪声和光照具有很好的稳健性。利用云模型的加权决策融合方法可以较好地发挥表情和姿态分类器的性能，得到较好的识别结果，与其他分类识别方法进行对比实验，结果同样表现出优越性。

传统的总变分修复算法，在文本与划痕的去除上需要较多的迭代次数，耗时较长。针对此问题，提出一种改进算法，在正则项中加入扩散调节系数，在扩散调节系数中引入随着迭代次数而变化的自适应参数，使算法在迭代初期以较快的速度扩散，而在迭代后期减速扩散，从而使修复后的图像保持锐利的边缘。大量仿真证明，改进后的算法在划痕与文本的去除上减少了迭代次数和运行时间，修复后的图像视觉效果很好。

三维激光扫描的点云中包含了大量数据，而其中有些数据在应用过程中并不都能产生作用，特别是对于建筑物点云而言，只需要确定建筑物轮廓线上的点云即可。基于此，本文利用邻近点几何特征来实现建筑物点云特征线的提取。该算法首先利用k最近邻搜索算法，对某个点的邻近点进行搜索，并根据邻近点确定法向量及基准面，利用基准面上探测点和邻近点的法向量夹角特性，确定建筑物边界；其次利用整体最小二乘和加权主元分析法对随机抽样一致算法进行改进，并基于该改进算法，确定折边两侧点云平面，利用两侧点云边界特性探测建筑物折边。通过实例分析，可以确定该算法提取速度快、冗余度少，在无效点云剔除率高于90%的情况下，提取了建筑物的特征线。

针对多聚焦图像融合中聚焦物体边缘衔接处产生伪影的问题，提出一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)与引导滤波的多聚焦图像融合算法。该算法对多聚焦图像进行NSCT分解后，利用基于边缘的加权融合方案处理低频子带系数，利用双向拉普拉斯滤波器提取带通方向子带系数的边缘和显著信息，通过引导滤波器对初始融合权重进行修正，最后利用NSCT重构获得融合后的多聚焦图像。实验结果表明，与其他融合算法相比，本文算法提高了融合图像的信息丰富度和清晰度，避免在聚焦物体边缘衔接处产生伪影，提高了融合图像的总体质量。

图像的模糊会给图像内容的识别和分析带来极大的不便。为了克服这个难题，提出一种高效的去模糊算法。为了提高其效率，采用基于变分方法的盲复原模型为彩色图像去模糊，其使用非线性扩散方程作为变分能量方程中的规则项，此外，在处理图像的过程中将单通道扩展成多通道，在最后的图像复原阶段还引入了分裂Bregman方法。基于非线性扩散项算法的去模糊效果相比于其他算法有更好的平滑滤波和保留图像边缘信息的能力、更快的计算速度和更高的复原图像质量，并通过实验验证了该方法的有效性。本文算法提高了图像复原的效率，获得了更好的视觉评价和客观评价结果。

水下成像技术是水下探测的一个研究热点。针对目前水下成像装置存在的不足，设计了新的水下目标成像及处理系统，对该系统所采用的成像方案、成像原理、成像分析及处理算法进行了研究。基于菲涅耳定律进行理论分析和数值模拟，使用MATLAB软件对常见材质进行反射偏振特性模拟，获取反射光中两垂直分量振幅比和相位差；采用改进的成像系统获得物体的斯托克斯参量；对所得参量进行处理，计算得出偏振度和偏振角图像，将之转换至HSV及Lab空间，并对图像特点进行分析。结果表明，引入偏振度和偏振角图像能突出图像材质信息，增强实验中材质对比度，更利于人眼识别。

相位调制法通过对局部网点进行位移形成潜像以达到仿伪目的，而潜像网点空间位置变化会对图像呈色效果产生影响。通过探索相位调制方案给网点空间分布带来的变化，分析潜像对图像呈色属性的影响。运用相位调制法中的最小位置变换和中心位置变换模型，量化得到因网点位移而对网点分布带来的局部变化量，并以此分析网点分布变化与密度变化对网点呈色效应的影响。结果表明，相位调制潜像法重置网点位置，不同网点排布状态及密度下的颜色属性发生变化，影响了图像呈色效果。因此，合理化相位调制方案是图像色彩再现的有力保障，可为防伪图像质量相关研究提供有价值的理论依据。

针对单样本环境下传统人脸识别算法识别效果不佳的问题，提出一种结合改进中心对称局部二值模式和位平面分解的单样本人脸识别算法(ICSDBP)。采用改进中心对称局部二值模式算子提取人脸的特征信息得到两幅不同半径的纹理特征图像，将每幅纹理特征图像分解为4幅位平面图像，最后将8幅特征图像串联融合，使用最近邻分类器进行分类识别。在AR、CAS-PEAL和Extend Yale B人脸数据库上的仿真结果表明，该算法具有较高的识别率和较快的识别速度，对光照和表情等变化具有较好的稳健性。

针对目前三维点云关键点检测方法检测的关键点的可描述性和再现性不强，且检测的关键点数量较少的问题，提出了一种新颖的关键点检测算法。首先为提高算法的效率，利用均匀采样方法减少三维点云中点的数量，降低三维点云的复杂度。然后利用具有良好描述性的方向直方图签名(SHOT)描述子对均匀采样的点进行多尺度描述，分析每个点多尺度SHOT描述子的独特性，选取SHOT描述子离散程度较大的点作为关键点。本文方法利用描述性较强的SHOT描述子对关键点的邻域进行描述，增强了关键点的可描述性。实验结果表明，本文方法的均匀采样时间效率高，满足关键点检测的时间要求，且本文检测关键点的方法比Harris3D、尺度不变特征变换（SIFT）、内部形状签名（ISS）关键点检测算法具有更好的再现性。因此，本文方法可以有效、快速地在三维点云模型和场景中检测出高质量的关键点。

针对获取的高光谱图像空间分辨率较低的问题，设计了一种空间光谱联合稀疏表示的超分辨率方法：提取图像中不同的反射光谱，通过压缩感知字典学习算法得到强稀疏性、弱相干性的光谱字典；利用高光谱图像信号的稀疏性、非负性以及空间结构相似性，通过同步正交匹配追踪算法，从相同场景的高空间分辨率的低光谱图像求解得到稀疏编码矩阵；联合光谱字典和稀疏编码矩阵得到目标图像。由于联合使用高光谱图像的空间与光谱信息，仿真实验数据和真实实验数据结果表明，相比于传统方法和矩阵分解方法本文方法，能够有效重建图像细节信息与纹理结构，有效提高波段平均峰值信噪比、波段平均结构相似度以及光谱角映射，并且更好地保持光谱信息。

针对深度学习在计算机视觉上的良好表现，提出一种基于深度学习的多聚焦图像融合算法，在原有的AlexNet网络模型基础上改进了卷积核大小、步长等；利用改进后的深度学习网络特有的得分机制分类了聚焦图像块与散焦图像块；使用矫正矩阵矫正了误判图像块，并细分、修复了融合后的图像聚焦与散焦分界区域，得到了融合图像；选取6组多聚焦图像验证了本文算法的有效性。实验结果表明：与其他算法相比, 运用本文算法进行图像融合，能够保存较多的图像原始高频信息,并在互信息、边缘信息保持度、平均梯度和熵等评价指标上取得了较好的表现。

为了在不借助参考视频的条件下准确评价失真视频质量，提出一种应用三维卷积神经网络提取失真视频时空域特征的通用型无参考视频质量评价算法。在视频质量库上训练卷积神经网络模型3D ConvNets，使3D ConvNets学习到与视频失真程度相关的特征；应用3D ConvNets对输入的失真视频进行特征提取，对提取得到的质量特征先后进行L2范数规则化和主成分分析以防止过拟合并去除冗余特征；使用线性支持向量回归根据视频质量特征预测失真视频的质量分数。实验结果表明，本文算法能够较为准确地评价多种视频失真类型，并且在更换测试视频库后依然保持较高的评价准确度，同时算法评价视频质量的计算复杂度极低。

提出了一种基于弧形阵列LED光源旋转照明装置的傅里叶叠层显微术，在确保LED子光源不同角度照明光强一致的同时，有利于实现对样品的大角度照明。通过平面阵列LED光源与弧形阵列LED光源旋转照明装置的对比实验，证明了本文方法的优点和实用性。

聚焦扫描成像模型作为一种有效的计算成像手段，可以实现大景深拓展。从模糊函数理论出发，提出聚焦扫描的逆滤波计算成像模型，并对景深拓展性能进行分析。根据光学系统模糊函数与光学传递函数的关系，利用聚焦误差推演出聚焦扫描成像的光学传递函数。对光学传递函数的近似三维空间不变性给出理论分析，并基于此光学传递函数建立聚焦扫描的逆滤波计算成像模型。以具体成像模型为例，利用HOPKINS判据，分析了不同扫描范围对该成像模型景深拓展性能的影响。通过数值模拟验证了聚焦扫描成像光学模型传递函数的正确性；利用逆滤波方法对扫描范围分别为0.09,0.18,0.36 mm的聚焦扫描成像模型进行计算成像，并对成像效果进行了分析比较。结果表明:聚焦扫描成像模型可以实现景深拓展；随着扫描范围增加，景深拓展性能提高。

为了获得更高质量的观测数据，提高望远镜的工作效率，设计了一套基于倾斜镜校正系统的原理样机，用于提高丽江2.4 m望远镜的闭环跟踪精度。介绍了原理样机的研制，并在2.4 m望远镜上进行了实际测试。结果表明：该系统能实现245 Hz的校正频率，望远镜的闭环跟踪精度提高了7.3倍，其高色散光谱仪的星光耦合效率提高了28.6%，快速测光系统的成像质量得到了明显改善；利用该系统可以满足对天文观测的要求。

基于脉冲测距原理，利用三维激光扫描仪获取不同工况下模型的点云数据，分别从定性和定量两方面对点云数据进行处理，获得了拱桥关键构件的变形信息。提出一种基于标靶点云的桥梁变形检测方法，即采用以面取点的思路，通过圆形标靶轮廓点云来拟合标靶圆心坐标，以获得构件精确的变形值。此外，利用有限元软件建立模型，将计算结果与位移计测量值、有限元模型分析的结果进行对比。结果表明：该方法结合点云获取的桥梁变形数据具有更高的精度，同时避免了单点测量难以获取结构全面变形的缺点。

采用机器视觉测量轮的转速具有高效、直观的特点。采用高帧速相机测量高转速会导致相机数据量激增。为了解决数据量过大的问题，提出了一种采用低速电子卷帘快门相机测量轮子转速的方法。低速电子卷帘快门相机采集相对高速转轮的图像时，卷帘快门会引起轮图像的几何畸变。利用这些畸变图像中的信息，可以求解出对应的转速，实现利用低速相机测量轮的相对高速转动的目的。为了揭示转动速度和图像畸变之间的关系，建立了旋转仿真模型，并在模型中验证了求解方法的有效性。为了解决空间中的轮被单目相机拍摄产生的二义性，提出结合轮的转速来消除二义性的方法。最后进行了验证实验，实验结果表明，采用低速电子卷帘快门相机能够测量高于相机帧速的转速，并且相对误差小于4%。

针对单点金刚石车削金属反射镜的加工检测迭代周期较长的问题，引入了动态范围大、检测速度快的条纹反射法，实现了对金属反射镜的在位面形检测，提高了制造效率。对条纹反射面形检测原理进行了研究，通过光线追迹程序对口径为100 mm的反射镜面进行了模拟仿真，分析了条纹反射在位面形检测系统完成微米级面形检测时的位姿标定需求；对口径为100 mm的凹球面金属反射镜进行了在位检测，测量精度优于1 μm。研究结果对单点金刚石车削反射镜的加工提供了参考。

针对相机式光束质量分析仪测量光束的结果不一致问题，分析了相关参数对测量误差的影响。基于高斯光束模型，并添加与实际对应的噪声，根据ISO 11146标准计算了光斑直径。结合实验测试时的实际操作过程，提炼出光强饱和度、积分面积比、信噪比和光斑尺寸4个关键参数。不仅阐明了相机参数对测量误差影响的关键趋势，还分析了各个参数之间的关联影响，最终对如何选择相机的像元、像素、动态范围、暗噪声，以及如何设置积分时间、计算区域等提出了更明确的要求。

激光熔覆修复的破损区域为曲率变化大的自由曲面时，加工轨迹不易规划，熔覆精度受影响。针对此问题，提出了一种将快速生成的轨迹点集按特征类型进行区域划分的方法。机械臂在相同区域工作时关节角度变化较小，配合变位机将相邻区域内的轨迹点调至满足熔覆质量要求的位姿。建立了机器人与变位机的运行模型，达到了协调配合的目的，满足了激光加工精度要求，提高了机器人修复曲面零件的效率。

光纤激光器在光纤通信、光纤传感、光谱测量等众多领域有着广泛应用。设计并研制了一种基于数字微镜器件（DMD）实现滤波功能并具有多个输出端口的宽带连续可调谐掺铒光纤激光器。用行波速率方程模型对激光器的输出特性进行理论分析和仿真研究；在此基础上，搭建了具有8个输出端口的宽带可调谐掺铒光纤激光器实验系统；结果显示：各端口输出波长范围为50 nm，完整覆盖了整个C波段，并拓展到了S和L波段；激光器的阈值抽运功率为17 mW, 输出激光的3 dB带宽小于0.02 nm，边模抑制比大于50 dB。激光器在100 min内输出稳定性的实验测试结果表明，输出激光的功率波动小于0.4 dB，波长抖动小于0.02 nm。

通过激光熔覆技术，在30CrMnSiNi2A超高强度钢表面熔覆了1Cr15Ni4Mo3粉末，研究了熔覆层的显微组织和力学性能。结果表明，熔覆层组织主要为马氏体和奥氏体的双向组织；熔覆接头经过200 ℃低温回火处理后，拉伸强度大于1300 MPa，延伸率为8.1%，冲击韧性为53.8 J·cm-2，恢复到30CrMnSiNi2A超高强度钢母材的强度与延伸率的近90%，且冲击韧性达到母材的两倍。

通过疲劳裂纹扩展实验，研究了激光冲击处理对TC4修复件疲劳裂纹扩展速率的影响，对比分析了激光冲击处理前后TC4修复件的表层残余应力、表面粗糙度和断口形貌的变化。结果表明，TC4修复件的激光修复区由β晶粒和沿晶界分布的α相组成，热影响区由等轴α晶粒和β转变组织组成。激光冲击处理TC4修复件物相的衍射峰半峰全宽较大，其表层的残余应力为压应力，表面的粗糙度增大。通过修正的七点递增多项式拟合法，获得了不同修复件的裂纹扩展速率方程。激光冲击TC4修复件的疲劳裂纹扩展速率小于未激光冲击的。

实验研究了混沌激光通过脂肪乳液的时间点扩展函数(TPSF)的特性。采用混沌光作为光源，利用混沌信号的相关函数具有delta函数特性的特点，将探测到的信号与原始信号作互相关运算，提取出测量系统的TPSF。实验中通过增加脂肪乳液的浓度,使其散射系数增大，保持吸收系数不变,得到混沌光穿过不同浓度脂肪乳液的TPSF,从获得的TPSF中提取出差分路径长度因子(DPF)，定性地分析脂肪乳液的光学特性。实验结果表明，随着脂肪乳液浓度的不断增大，两路信号的相关度不断减小，DPF与脂肪乳液的散射系数呈正相关。

为应对激光装置对放大器光机模块更大规模的现场安装需求和提高现有放大器光机模块现场安装工艺质量，分析了现有光机模块现场安装工艺设备结构设计的不足，研究了放大器光机模块现场安装工艺流程、安装精度与时间分配，构建了光机模块现场安装工艺设备的功能结构树，并优化了分功能和结构集成。在此基础上，提出了适用于现有装置放大器光机模块的新现场安装工艺设备设计方案，分析了该设备的实现过程和优势，开展了新设备的关键结构理论计算、工程设计、分功能验证和整机调试，并用于某激光装置光机模块批量装校验证试验。结果表明，该设备满足光机模块现场安装工艺指标的要求，验证了该设备结构设计的可行性。

利用边缘光线原理设计了基于非成像反射腔的棒状放大器，采用相同氙灯放电参数和钕玻璃棒尺寸，数值模拟了成像和非成像两种不同反射腔作用下放大器钕玻璃棒的储能密度，并实验研究了小信号增益系数，模拟和实验结果吻合度较高。非成像反射腔具有特殊光学结构，能够反射全部抽运光至钕玻璃棒表面，从而提升光电转换效率，减少废热产生，提高抽运效率和放大器增益性能，使放大器更加高效、经济。

针对牛仔布人工检测慢，误检、漏检率高的问题，提出一种采用最优Gabor滤波器的牛仔布缺陷自动检测算法。首先，对正常的牛仔布图像构造任意的二维Gabor滤波器，同时，采用改进的差分进化算法优化Gabor滤波器参数，得到与正常牛仔布纹理最匹配的参数；然后，根据最优参数构造Gabor滤波器，对待检测图像进行卷积处理，得到特征图像，再结合阈值操作得到初步检测结果；最后，使用矩形框与局部大津法分割出精确的缺陷区域。实验结果表明：该算法能够实现牛仔布的缺陷检测，具有学习时间短、稳健性强和准确率高的特点。

在人脸表情识别任务中，传统的机器学习方法是基于人工来提取特征，其特征提取过程时间复杂度高且稳健性差，而现有依赖单通道卷积核的卷积神经网络提取特征不够充分，进而导致识别率不高。针对这些问题，提出一种多分辨率特征融合的卷积神经网络。利用两个相互独立且深度不同的通道对图片进行特征提取，使卷积神经网络自主学习同一图像下不同分辨率的特征，然后将不同分辨率的特征送入全连接层并进行特征融合，最后经过softmax分类器进行表情分类。在JAFFE和CK+表情数据库上进行了多次实验，结果表明，与传统的机器学习方法和现有的卷积神经网络结构相比，所提卷积神经网络结构模型具有稳健性好、泛化能力强、收敛速度快的优点。

基于时间相关单光子计数技术，研究了金纳米颗粒对CdSe/ZnS量子点荧光自发辐射的影响。制备了与金纳米颗粒有效耦合的量子点样品，测量了高浓度量子点样品的荧光寿命，发现金纳米颗粒能够显著降低量子点的荧光寿命。研究了单量子点的荧光特性，发现单量子点与金纳米颗粒耦合时，荧光寿命降低到无金纳米颗粒时的1%左右。通过数值计算，研究了量子点偏振方向，量子点与金纳米颗粒间的距离，以及金纳米颗粒直径等参数对量子点荧光自发辐射速率的影响。

在室温下实现了全固态Au/Ti/Y2CeFe5O12多层结构的电阻和磁光克尔效应的电场调控。在635 nm波长处，1.5 V的操作电压使饱和磁光克尔旋转角的变化幅度达58.1 μrad，对应的能耗为0.66 nJ/μm2，响应时间为300 s，且该调控具有可逆性与非易失性。以Au/Y2CeFe5O12作为对照，揭示了Ti层对该调控的关键影响。通过表征多层结构的电阻在电场作用下的变化，证实了氧离子迁移的发生。氧离子迁移是电场调控磁光效应的机制，该原型器件为发展电场可调的磁光器件提供了一种新途径。

为了研究ZnO的光学特性随溶液浓度变化的规律，采用水热法在低温条件下合成了具有六方纤锌矿结构的纳米ZnO材料。分别对样品的形貌、结构、光学特性进行了表征和分析。研究结果表明，纳米ZnO沿着(002)晶面择优生长，生长机理分析表明络合离子Zn(OH)2-4是纳米ZnO的生长基元，样品形貌的形成受到溶液的浓度、温度、反应时间等因素的影响。随着OH-与Zn2+浓度比的增大，样品由棒状结构变为片状形态，并出现了团聚现象。光致发光谱表明，样品具有优异的红绿光发射能力，在560 nm波长附近具有明显的可见光发射带，在374 nm附近具有一个明显的紫外发射峰。最后讨论了样品的发光机理。

内窥镜物镜是双光子成像应用于医疗内窥成像的关键部件，物镜的成像质量和信号光收集效率对最终图像的质量至关重要。为光纤扫描式双光子成像系统设计了一款高收集效率、大视场、结构紧凑的物镜。在该系统中，920 nm飞秒激光从双包层光纤纤芯部分出射，经过物镜后激发样本，激发出的460 nm二次谐波和510 nm荧光再次经过物镜后被收集到光纤包层中。在此过程中，为了提高荧光的收集效率，对物镜组进行轴向色差设计，以使更多的荧光进入光纤包层部分。利用Zemax光学设计软件进行系统优化设计，设计结果表明：物镜组在920 nm波长下全视场范围内的调制传递函数在700 lp/mm处大于0.25，满足激发光的使用要求；在Zemax软件非序列模式下,将设计的物镜和传统梯度折射率物镜的信号光收集效率进行比较，仿真结果显示，所设计的物镜的信号光收集效率高达54%，比传统梯度折射率物镜提高了2倍以上。

数码相机的非线性光学畸变补偿，主要有用于摄影测量领域的像方畸变模型和用于计算机视觉领域的物方畸变模型两种方式。针对两种畸变模型难以通用的问题，提出了一种像方和物方的畸变模型相互转换方法。利用已知畸变模型系数及内方位元素生成原始像点与理论像点的对应关系，构成虚拟观测值。再利用虚拟观测值对内方位元素及待转换畸变模型系数进行整体最小二乘平差解算。最后，利用三维控制场检校结果对转换结果进行精度评价。实验结果表明，当相机检校总体中误差小于0.3 pixel时，两种畸变模型转换前后像点畸变量差值小于0.5 pixel，可以满足对子像素转换精度的要求。

与平面目标面相比，在曲面目标面产生均匀的照度分布时，LED阵列的设计更复杂。通过优化LED阵列排布，使其在复杂曲面的目标面上产生了均匀的照度分布。构建了反映照度均匀性的目标函数，目标函数以阵列中各LED的位置坐标为变量，利用模拟退火算法对阵列中各LED的位置进行优化，使目标函数获得最小值。为了验证算法的可行性，针对圆柱形目标面、抛物线形柱状面以及正弦形柱状面，优化设计了3种不同排布的LED阵列，优化后的LED阵列在相应目标面上的照度分布均匀性分别达到99.0%、99.3%和97.0%。分析了LED阵列中各LED的装配公差对目标面照度均匀性的影响，模拟结果表明：装配公差在0.2 mm以内，目标的均匀度下降不超过0.3%，说明这种设计方法具有一定的实用价值。

提出了一种三段式变步长电导增量算法，通过设定步长调整系数的上、下限阈值，将工作步长分为三种模式，保证了在光照强度剧烈变化的情况下，系统仍能以较大步长运行，避免了传统电导增量法动态响应速度慢的问题。仿真结果表明，该算法可将系统的动态响应时间缩短至5~6 ms，且最大功率点附近的功率振荡明显减弱，系统的功率损失降低，跟踪精度得到提高。

利用紧束缚模型和本征方程方法，研究了一维体系中等离激元的偶极和四极模式，以及外场、体系的尺寸和电子数对这两种模式的调控作用。结果表明，外场可控制等离激元的模式，反对称的电势场仅激发偶极模式，对称电势场仅激发四极模式；利用等离激元的尺寸效应，增加一维体系的长度可减小等离激元的频率，增大激发强度；利用等离激元的电荷累积效应，在电子数达到半满之前，增大一维体系中的电子数可增大等离激元的频率和激发强度，且由于电子和空穴激发的等价性，等离激元的激发强度随电子数变化的曲线关于半满电子数对称。在等离激元的尺寸效应方面，本征方程方法得到的结果可用无规相近似方法得到较好的拟合。

利用羧基修饰的CdSe量子点与氨基包覆的金纳米粒子之间的静电相互作用构建了金纳米粒子/CdSe量子点荧光共振能量转移(FRET)体系，研究了CdSe量子点与Au纳米粒子间距变化下该体系的荧光变化。结果表明，相互作用荧光强度和FRET效率均随间距的增大而减小，此变化规律与Frster能量共振转移理论给出的一致。

考虑了每个腔囚禁一个二能级原子，腔与腔之间通过光纤连接，且原子与腔发生共振相互作用的情况，利用几何量子失谐(GQD)研究了两子系统间的量子关联，分析了T型结构耦合腔系统中两原子间和两腔间的GQD。采用数值计算方法，讨论了原子与腔场以及腔与光纤间的耦合强度对GQD的影响。研究结果表明，随着原子与腔间的耦合系数的增大，原子间的GQD减弱，但腔间的GQD增强；随着光纤与腔间的耦合强度的增大，原子间的GQD增强，腔间的GQD却减弱。

对于同一量子压缩光场，采用正交振幅噪声和强度差噪声测量方案会得到不同的压缩度，对此进行了理论解释。在输出信号无损耗的情况下，强度差噪声和正交振幅噪声的压缩度都随着增益的增大而增大，但前者小于后者。考虑损耗时，强度差噪声的压缩度反而大于正交振幅噪声的压缩度，说明正交化的振幅噪声压缩度对损耗更加敏感。

对比基于宽波段、窄波段建立的土壤有机质(SOM)含量的预测模型以及空间格局分布的差异性，采用地面高光谱测量和土质分析验证利用卫星遥感数据监测土壤基本生态参数的可行性。以天山北麓的土壤为研究对象，运用宽波段、窄波段两种方式计算实测光谱反射率的综合光谱指数，与无人干扰区、人为干扰区的有机质进行相关性分析以及主成分分析，以相关系数和特征向量值都较优的综合光谱指数作为自变量，使用多元线性回归模型(MLR)以及偏最小二乘回归模型(PLSR)分别建立了无人干扰区及人为干扰区宽、窄波段的SOM高光谱预测模型，并进行模型验证、对比与优选，最后基于最佳模型对研究区进行SOM含量的空间格局反演和分析。结果显示，通过有机质与盐分指数、植被指数的相关性分析和主成分分析，挑选出了无人干扰区窄波段的盐分指数2(SI2)、盐分指数3(SI3)和比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)以及宽波段的盐分指数1(SI1)、SI2和RVI、NDVI，人为干扰区窄波段的SI1、SI3和RVI、NDVI以及宽波段的SI1、SI2、重归一化植被指数（RDVI）,以此为自变量建立有机质含量的MLR以及PLSR模型。通过对比所建模型的精度可知，无论是无人干扰区还是人为干扰区，有机质预测模型精度最高的均是窄波段的PLSR模型，可决定系数、相对分析误差分别为0.753、2.01和0.819、2.14。基于以上的最佳模型对研究区的SOM含量进行空间反演与分析可知：无人干扰区的有机质质量分数集中在小于10×10-3范围内，呈现出中间低、四周高的趋势；而人为干扰区有机质的质量分数集中在10×10-3~15×10-3范围内，呈现出西南、东北低，中北部高的趋势。

为了不影响发动机的运行和航天活动的开展，基于羽流紫外辐射的监测和光谱特性，对发动机的工作状态、羽流特性等进行了在轨观测。从传回的试验数据可以看出，在轨羽流紫外辐射试验获得了较好的观测结果，并为今后开展发动机羽流常态化监视及羽流效应的研究提供了较好的参考。

以具有复杂颗粒特征的商业食盐为模型样品，通过实验研究了激光诱导击穿光谱（LIBS）技术检测复杂颗粒状物质中微量元素光谱的稳定性。通过测量和分析食盐中Ca(800×10-6)、Sr(35.1×10-6)、Mg(6.4×10-6)、Fe(1.7×10-6)微量元素在250~465 nm波段的发射谱线强度、相对标准偏差和信噪比随距焦量、激光脉冲累加次数和光谱采集延迟时间的变化规律，确定了采集微量元素对应分析谱线的最优实验条件。基于优化的实验条件，采集食盐颗粒中4种微量元素的LIBS稳定性分别优于10%、14%、13%和28%。这表明LIBS技术具备检测食盐颗粒中质量分数为10-6量级元素的能力，为LIBS技术在线定量分析复杂颗粒形态物质中微量元素的工业应用提供了实验依据。