以2，3，4，5，6-五氟溴苯和脂肪醛为起始原料，设计并合成了一系列含四氟苯基亚乙基的四环酯类液晶化合物，通过偏光显微镜和DSC对其相变行为进行了研究。整个系列化合物有较宽的向列相温度范围，所合成的化合物中，随着末端碳链的增长，熔点和清亮点呈现下降趋势。

合成了6个含偶氮基团的具有不同苯环个数的不对称弯曲型液晶分子，用1H NMR、HRMS表征其结构，采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究其液晶性能。考察结果表明：所有化合物均出现了液晶相，特别是含有3个苯环的分子在较低温度下出现了向列相；偶氮基团的吸收光谱在330～360 nm出现了较强的由π-π*电子跃迁引起的吸收，在430～450 nm出现了较弱的由n-π*电子跃迁引起的吸收，其吸收波长的变化表明分子的弯曲形状和电子分布使分子吸收波长有较大的变化。

通过硫氰酸盐亲核取代反应合成了以苯甲酸联苯酯为液晶基元的硫氰棒状分子，一端尾链中的碳原子数为6、8和10。用偏光显微镜和差示扫描量热分析法对所合成的化合物进行了液晶相的表征，结果表明,这些硫氰化合物均表现出热致性近晶A相、向列相及尚未定性的液晶相M。随着尾链的增长，向列相温度区间变窄，清亮点降低。

基于二氧化钛的特性和4-乙烯基吡啶的功能，利用沉淀聚合法在甲醇中合成出二乙烯基苯-苯乙烯-4-乙烯基吡啶共聚物包覆的二氧化钛多核的表面光滑的球形粒子。利用DSC和TG检测了聚合效果，通过傅里叶红外光谱证实了聚合物的结构单元，利用SEM观察了复合粒子的表面，获得了具有稳定性、表面光滑的球形微粒。相应的聚合机理通过分析一系列制备核壳微球方法所得产物的SEM照片和改变一些参数所得的结果得以证实。分散的顺序和4-乙烯基吡啶的用量决定了生成复合球形微粒的机理。进而，通过溴代烷烃和在甲醇中沉淀聚合产物表面的4-乙烯基吡啶化合而成的季铵盐证实了复合微粒的电泳特性。

基于石墨烯透明、软性、能带结构连续可调、电子迁移率高等一系列优点，着眼于石墨烯与其他半导体光电功能材料的复合，对石墨烯在有机和无机发光二极管、太阳能电池、纳米发电机等方面的应用和研究进展进行了介绍。

在V型双轴性向列相液晶分子的基础上构造一对称Y型分子，并将其抽象为呈“Y”状排列的三刚性分子长棒，考虑棒与棒间的简单相互作用的叠加，得到了分子间的相互作用能。利用平均场理论，得到系统的自由能与序参数之间的函数关系，并给出了在一定温度下系统从各向同性相至单轴相以及从单轴相至双轴相相变的相图。

采用紫外光聚合诱导相分离方法制备了聚合物分散胆甾相液晶膜，系统研究了固化光强和固化温度等制备条件对薄膜的相形态的影响，并探讨了薄膜相形态与反射率的关系。研究表明：固化光强较低时相分离较完全，产生的液晶微滴尺寸较大，聚合物与液晶的界面非常光滑；增加光强会使液晶微滴尺寸变小，界面变粗糙，膜反射率逐步降低。相形态与固化温度的关系较为复杂：在温度较低时，液晶以圆形液滴的形式分散在聚合物基体中；随着固化温度升高，液晶液滴逐渐变大，并在40 ℃时形成了连续的液晶层和聚合物层的分层结构；进一步升高温度，则形成了三维的聚合物网络结构，液晶相贯穿其间。膜的反射率先随着固化温度的升高逐渐升高，而后又降低。固化光强为0.01 mW/cm2，固化温度为40 ℃时，反射率达到最大值32.2 %。

90°混合扭曲向列相液晶(MTN)模式因其良好的关态色散特性、低驱动电压而被应用于小型或者微型硅基液晶显示器(LCOS)。针对MTN模式，模拟研究了液晶弹性常数、介电各向异性、预倾角以及盒厚变化对显示效果的影响，研究结果为硅基液晶显示器的开发提供了一定的理论依据。

为了提高无汞平面光源(FFL)的发光效率和避免放电收缩，设计并制作了一种新型的具有弧形电极结构的无汞平面光源，该结构光源在单极性脉冲作用下具有高亮度、高发光效率以及高工作余度等特性；另外，设计了一种可实现区域调光的电极结构，基于该结构光源，提出了一种调光方法及调光电路；最后，完成了基于81 cm (32 in)无汞平面光源的模型验证。实验结果表明：所设计的平面光源可采用脉冲密度调制或者脉冲频率调制的调光方法来实现亮度的行列可调，在最大亮度时，其功耗为256 W；而当其亮度降低至400 cd/m2时，其功耗降低至15 W，此时FFL有最高发光效率为29 lm/W。采用区域调光方法可以在获得100%～6%宽范围亮度调节的同时，有效降低FFL背光源的功耗。

以119.4 cm(47 in)侧光式LED背光源为模型，采用有限元方法对其进行热分析，计算出不同情况下的温度场。由计算结果可知：采用铝材做背板，散热性能比电镀锌钢板(EGI)材料好20%以上。对LED背光源的温度场进行了实际测量，计算结果和实测温度相一致，证明所提出的分析方法是可行的。

研究了小尺寸液晶显示器件ODF(One Drop Filling)工艺中液晶滴下量对漏液晶和低温气泡的影响，确定了液晶滴下量的安全范围。开发了液晶滴下设备与PS高度检测设备联动的新型液晶滴下方法，有效地解决了PS产品在ODF工艺中发生漏液晶和低温气泡的问题。

由于具有色域覆盖率大、色饱和度高和低功耗等特点，激光显示技术被认为是最具有发展前景的显示技术之一。通过检索欧洲专利局世界范围专利数据库、美国专利商标局专利数据库和中国国家知识产权局专利数据库，对2001～2010年公开的5 898件激光显示相关专利进行了数据挖掘，研究了激光显示技术的发展概况，将其按照技术和竞争两个方面进行了统计分析，全面揭示了世界激光显示领域技术的分布格局与发展态势。

为研制中的分辨率为640×RGB×480的有源矩阵有机发光显示器(AMOLED)设计了图像缩放和时序控制方案。为了达到良好的显示效果且同时节省硬件资源，水平缩放采用基于边缘的插值算法，垂直缩放采用双线性插值算法；此外，利用图像缩小后产生的“行空白”时间增加写屏时间，避免了片外存储器的使用。FPGA验证结果表明，该方案可以实现64级灰度的VGA AMOLED的动态视频显示。

针对便携式仪器仪表对彩屏液晶显示器件依赖性逐渐增强的现状，设计并研制了以Xilinx公司生产的型号为XC3S400的FPGA芯片为硬件核心，以嵌入式8051 IP核为时序控制核心的TFT-LCD实时显示控制器。采用FPGA内部的Block RAM资源对内核需要的存储器模块进行初始化配置，采用异步FIFO实现FPGA采集到的高速数据流与IP核处理速度之间的速率匹配。控制器具有较强的通用性，可以适用于多种型号液晶的控制，应用空间广阔。

搭建了一个合理的试验平台，利用FPGA产生10 bit数字自校图形，经过LVDS同步串口传输，在数据接收端处理串转并数据送入图像采集卡，通过实时观察接收图形是否正常来判断该传输速率下的可靠性。分别研究了基于FPGA片内低压差分模块和专业差分转换芯片的两种应用方案。通过大量试验得出结论：两种方案的最高传输速率，前者约能达到152 Mbit/s，后者约为125.2 Mbit/s。考虑到工程实际中可能面临的各种复杂应用环境，推荐适当降额应用。

设计了基于电力线载波模块及单片机的LED点阵图文显示控制系统。该系统以基于STC7538芯片的电力线载波模块为显示信息传输工具，以STC12C5A60S2单片机为控制核心，以LED专用16位元恒流驱动器MBI5024为点阵列驱动控制，行地址经译码后通过中功率三极管控制点阵行驱动。LED点阵采用模块化设计，将高亮LED制成16×16点阵模块，再由多个模块拼接成。

介绍了一种基于STM32F103ZET6(ARM)芯片的可变静态存储控制器(FSMC)的LCD实时波形动态显示系统实现方法，给出了采集到的数据和LCD显示屏坐标之间的映射关系、FSMC的特点和具体设置，介绍了对变化较快信号的波形优化处理方法，使波形更加逼真。该技术具有较好的实用性并已经用于交-交变频器的显示系统中。

针对投影仪与显示器显示颜色不一致的问题，提出了一种利用查找表的方式实现显示器到投影仪颜色再现的方案，并基于FPGA技术开发了相应的硬件系统。利用人眼视觉特性对显示器和投影仪上分别显示的几个不同色块颜色进行匹配，根据颜色再现原理计算出每帧图像所有可能像素点的对应转换值，将该值通过USB接口传输给颜色再现装置并存入到FPGA内部的3张查找表中。使用时，将PC机输出的视频信号作为地址读取查找表信息输出给投影仪显示，从而实现了从显示器到投影仪的颜色再现。经实测，验证了该方案的有效性。

针对超分辨率图像重建中图像运动估计精度要求高，速度要求快的问题，对传统的基于Fourier-Mellin变换和Keren算法的运动估计方法做出以下改进：首先提取参考图像和待估计图像的边缘，从而避免了Fourier-Mellin变换的不足(对细节不明显的图像运动估计精度极差)；由于只是用Fourier-Mellin变换进行粗估计，对角度估计精度要求不高，只需小于1°，因此在进行对数极坐标变换时，可以减少角度坐标和对数坐标的采样点数，大幅缩小了矩阵大小，提高了运动估计速度；由于先用Fourier-Mellin对待估计图像进行粗估计，Keren算法可以避开复杂的金字塔计算而只需一层估计，减少了运动估计时间。在VC++中的仿真实验表明，该方法有效地结合了Fourier-Mellin变换和Keren算法的优点，同时又提高了运动估计速度。经测试，用未改进的算法对328×500像素大小的两幅图像进行运算估计需要3.53 s，而用改进的算法则只需要1.15 s，大大提高了运动估计速度。

为满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理的需求，需设计千单元的自适应波前处理系统。为此提出了一种可扩展式的自适应光学系统波前处理器。系统由波前处理主板和波前处理子板组成, 每块波前处理主板可扩展10块波前处理子板。整个系统可以完成2 000帧/s的实时波前图像的采集、子孔径斜率的计算、波前拟合和1 200路的控制促动量输出的任务。详细给出了整个系统的硬件设计方案、实施过程和实验结果。

灰度图像由于光照等原因往往存在着较暗区域，并且这些区域的图像细节无法直接识别。针对这种现象,提出了一种基于局部统计增强的改进算法，并有效结合子块部分重叠的思想，实现了暗背景下低灰度图像的实时增强。与传统直方图均衡化增强方法相比，该方法保留了较亮区域的视觉特性，且对噪声的增强相对较弱。在TMS320DM642实时图像处理系统上的验证结果表明,该方法能取得非常好的显示效果，并且处理时间为每帧8 ms左右，完全满足实时性要求。

分析了TDI CCD的各种噪声，重点研究了响应非均匀性和固定图形噪声对成像质量的影响，通过辐射亮度反演的方法对响应非均匀性进行了校正。实验结果表明，该校正方法能够有效去除响应非均匀性造成的条纹，得到清晰的图像。

针对卡尔曼跟踪算法在非线性非高斯情况下跟踪结果不再准确，以及粒子滤波跟踪算法计算量大难以满足实时性的缺陷,提出了卡尔曼滤波及粒子滤波相结合的算法。利用卡尔曼滤波进行跟踪得到候选目标并计算目标模型与候选模型的匹配程度，若与目标模型匹配度小于一定阈值，则转换跟踪方式利用粒子滤波进行跟踪来修正卡尔曼滤波结果；同时，采用“模板缓冲区法”对目标模型进行更新以保证跟踪的连续性、稳定性及准确性。实验结果表明，这种跟踪算法既发挥了卡尔曼滤波的实时性又保持了粒子滤波的准确性,有较好的跟踪性能。

结合传统采用的均方误差和峰值信噪比评价灰度图像质量的统计方法和色差描述彩色图像差异的特点，提出了一种基于人眼视觉特性的色差均方误差和色差峰值信噪比统计参数的评价彩色图像质量的方法，并通过实验进行了验证。实验结果与德克萨斯大学奥斯汀分校的LIVE图像库中的图像主观评价结果基本符合，表明所提出的方法不仅从统计意义上有效地反映了局部甚至像点间的差别，而且由于该统计方法同时考虑了人眼视觉特性，提高了客观评价与主观评价的一致性。

针对航天光学遥感成像系统输出通道多、输出速率高的特点，提出一种高速、多通道CCD图像数据并行处理与传输系统的设计方案。该方案以FPGA为数据处理和控制核心，采用基于FPGA区域并行处理的数据处理方法，运用FPGA内部块RAM构建高速多通道CCD图像的缓冲区，在存取控制上采取区域缓存和时分复用的策略完成对高速多通道CCD图像数据的实时处理；而对高速多通道CCD图像数据的传输采用基于Channel link高速差分串行传输技术，以高速差分串行的LVDS(Low Voltage Differential Signal)数据流替代传统的并行“TTL/COMS”信号进行传输，使系统高速传输能力大大加强，并且功耗低，抗干扰能力强。研究结果表明，该设计具有较好的稳定性、灵活性和通用性等，并已成功运用于某40通道高速CCD成像系统中，系统并行处理和传输的总数据率高达7.68 Gbit/s。

针对JPEG2000中小波变换的硬件实现占用资源量大、速度慢等问题，提出了一种有效的二维小波硬件实现模型。该模型采用流水线并行结构，即对图像中各行像素进行流水线处理的同时，对小波分解的各级采用并行结构处理。这样的结构提高了小波变换的处理速度，实现了实时处理，节省了硬件的片上存储及外部存储资源。用FPGA对此模型进行验证。验证实验采用Xinlinx公司的SPARTEN-3系列芯片，对1 024×2 048的大图像进行处理，图像处理速度达到 80 Mpixels/s，满足实时性要求。

为使空间相机获得清晰准确的地面目标图像，相机需要依据结构变化对焦面位置进行调整。如果空间相机可以在轨快速对目标景物连续调焦，通过地面下传图像准确判断出最优焦面位置，将会极大提高空间相机的工作质量和效率。为验证连续调焦方法的可行性，提出了一种地面仿真测试方法。采用动态目标发生器和平行光管模拟相机在轨对地面目标成像。应用计算机系统作为目标发生器远程控制、数据处理、信息发送和接收设备，空间相机实时接收飞行器模拟设备发送的命令和工程参数，完成模拟在轨连续调焦。试验结果表明，所设计的系统能够依据图像判断最优焦面位置，满足设计和测试要求。