针对天基观测星图的特点，分析了星空背景下运动小目标检测算法超时和虚警率过高的原因，引入并改进了 MTI滤波器对序列星图进行处理，避免了恒星识别的繁重计算；改进了小目标关联算法结构，在精确度较高的情况下较大范围地提高了算法效率。实验结果表明，改进算法耗时大大减少，能够有效控制算法超时和虚警率过高的风险，满足天基观测星图运动小目标轨迹检测的工程实际需要。

点扩散函数 (PSF)能够完整表征物空间一点发出的光经过相机系统在像空间的分布特性，是反映相机性能的关键参数，也是进行图像复原的重要依据。针对星载 TDI CCD静态 PSF单一刃边法测量时初始相位无法确定、采样点少的问题，提出一套多相位刃边靶标设计及数据处理方法。对多相位刃边法和矩形靶标刃边法静态 PSF测量进行蒙特卡洛仿真，结果表明本文提出的方法测量相对误差小于 2%，且结果稳定，而矩形靶标单一刃边法测量相对误差约 10%。将该方法用于高分二号全色相机的静态 PSF测试，利用双星点靶标对结果进行验证，证明了该方法在星载 TDI CCD静态 PSF测试工程应用中的可行性。

鉴于人为选取近邻大小和权重矩阵对局部保持投影 (LPP)算法的高维人脸图像特征提取有较大影响，结合稀疏表示原理提出了一种稀疏相似保持 (SSP)算法。 SSP算法利用稀疏表示，在全局结构中自适应地选取数据间的相似关系，构建非负稀疏关系图，在低维空间中保持高维原始数据的内在稀疏特性不变，能有效地提取出低维鉴别特征。在 Extend Yale B、CMU PIE人脸数据库上进行实验，其识别率分别达到了 87.35%、90.09%，验证了算法的有效性。

针对稀疏描述方法因计算复杂度高难以满足实际需求以及对训练样本个数敏感的问题，提出一种差异性 Shearlet 特征的快速稀疏描述人脸识别方法。首先对人脸图像采用 Shearlet变换得到多尺度多方向的人脸特征；然后利用匹配得分融合策略对 Shearlet特征进行融合，构成差异性特征；进而构造针对每个测试样本的“最佳”稀疏表示并计算其相关系数；最后依据训练样本在描述测试样本中所做贡献的大小，实现对测试样本图像的分类识别。在 ORL和 YALE人脸库上的实验结果表明，所提算法在保证高识别率优势的同时大大降低了时间复杂度。

针对现有人脸识别方法在光照变化、表情变化及噪声干扰等情况下识别率下降的问题，本文将主成分分析 (PCA)，图像的小波包分解 (WPD)和稀疏表示分类 (SRC)等算法结合起来进行研究分析，提出了一种融合小波包细节子图及稀疏表示 (FW-SRC)的人脸识别方法。该方法首先将图像小波包分解以后的子图像进行加权融合，对融合后的图像进行特征提取并构造特征空间，然后用样本在特征空间上的投影集构造稀疏字典，最后通过对人脸图像的稀疏表示实现分类识别。采用 Yale B、AR和 CMU PIE人脸库分别进行了光照、表情及噪声鲁棒性的测试，实验结果表明本文方法不仅提高了人脸识别率，而且在光照强度变化、表情变化以及噪声干扰的情况下具有良好的识别性能。

为了解决二维人脸识别受环境光干扰，三维人脸识别依赖标定数据的问题，提出了一种基于相位测量轮廓术的人脸识别方法。首先使用相位测量轮廓术获得人脸的相位和反射率数据，相位图中暗含了人脸区域的三维信息，反射率图也排除了环境光的干扰，它们经过规范化后均可以直接使用传统二维识别方法进行人脸识别。在实验中，使用了主成分分析法和最近邻分类器进行人脸识别。实验结果表明，这种方法对人脸识别是有效的，对比二维灰度图和三维深度图有更好的识别效果。

睫毛检测是虹膜识别预处理阶段的一个重要环节，本文提出一种基于改进蚁群算法的睫毛提取方法。该方法首先通过引入睫毛区域内、外方向因子使得人工蚂蚁能快速聚集到睫毛边缘，并且通过采取全局和局部两种策略来对信息素进行更新，然后使用 OTSU算法根据所得图像的信息素浓度把图像分割成睫毛边缘和非睫毛边缘两部分。最后，对分割出的睫毛边缘进行整合、除噪，得到最终的睫毛。实验结果表明：该方法提取睫毛的效果较其他相关算法有明显的提高；并且当人工蚂蚁间距取约 25 pixels的时候，算法既能保证睫毛检测的速度又能保证睫毛检测的效果。

针对手势识别系统中的手势分割部分提出了一种改进的结合三帧差分法和肤色椭圆边界模型的动态手势分割方法。运用三帧差分法提取动态手势的运动特征，初步确定手势所在区域，然后运用肤色椭圆边界模型对该区域进行肤色判别从而确定目标。通过提取双特征，可有效解决复杂背景下大面积肤色背景被误检的问题。通过合理设置运动检测过程中的阈值，可有效去除运动幅度较小的人脸和裸露手臂部分。同时针对三帧差分法不能检测静态手势进行了改进，使提出算法对视频流中手势的短暂停留具有极强的鲁棒性。实验结果表明，提出算法能准确高效的检测出动态手势，适用于动态手势识别等实时系统中。

研究了一种基于旋转激光经纬仪三维空间定位网络的组合式激光三维扫描系统。旋转激光经纬仪定位系统的空间定位结合激光经纬仪前方空间角度交会和 GPS空间定位原理，实现并行测量多个光电传感器空间坐标。在此基础上，设计了一种组合式激光三维扫描系统，通过三个光电传感器坐标确定激光测头的空间测量位姿，实现了一种适用于现场测量便携式三维扫描系统。研制的组合式三维激光扫描装置对多个物体进行扫描获取物体表面特征点云数据，得到了较好效果。

针对机载火炮对地攻击训练激光靶探测弹着点存在误差的问题，提出了在机载火炮单射条件下剔除特异点后求平均值，连射条件下多个弹着点采取回归拟合分析求取拟合点来代替实测点等数据处理方法，并对其有效性进行了检验，对于减小激光靶探测误差、更客观地评定训练成绩具有一定的实际意义。

为了测量视网膜血氧饱和度，本文设计一种以商业眼底相机为平台的双波长视网膜血氧测量系统。该系统将商业眼底相机输出的视网膜像进行二次成像，同时采集含氧血红蛋白和还原血红蛋白的等吸收波段和非等吸收波段图像。对获取的双波长图像进行图像配准、血管分割、光密度比计算等一系列运算，最终完成视网膜血管血氧饱和度的测量。对健康人眼进行重复性测量，动脉和静脉的血氧饱和度平均值分别是 92.85%和 56.75%，标准差的平均值分别为 2.41%和 3.63%，表明系统的准确性和重复性较好。本系统在获取视网膜结构图像的同时获得视网膜血管功能信息，可以为生命科学相关研究、眼底相关疾病的诊断提供有力工具。

为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤，提高星敏感器安装矩阵标定精度，提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法，将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响，精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正，消除蒙气差影响，实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明，该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果，不同时段实验结果表明该方法的一致性较好，星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。

本文针对城市建筑物的特点，提出融合 Hessian-Affine和 MSER的仿射协变区域检测方法，利用重复误差筛选高度相关的不同类型区域，根据仿射匹配性分值选择性删除冗余区域，并采用平均重复率、平均匹配区域数进行综合评价分析。实验结果表明，提出的算法将两种检测子互补使用，对于各种仿射变换下的建筑物检测准确率较高，冗余少，适用于城市遥感的实际应用中。Urban Remote Sensing Images

高精度的位移估计方法对提高超声弹性成像的质量非常重要。在本研究中，通过英伟达公司的 CUDA架构实现了一种新颖的可以同时提高轴向和横向运动估计精确度的位移估计方法在 GPU上的高效并行计算。对比于原始方法在 C Mex编译条件下的实现， GPU实现的方法显示最多可实现 76X的加速，同时保持了较高的位移估计精度。

针对发光二极管(LED)光源的发光特点，本文提出了一种能实现控制光束的简易方向分量计算自由曲面的方法。该方法根据非成像光学原理，采用划分网格法在特定的坐标系内建立光源面与目标面的映射关系，并基于该算法设计了以单颗 LED为光源的反光器。在 TracePro中对所得模型进行非序列光线追迹分析，模拟结果表明 ,在确定目标面上的照度均匀度可达到 90%以上，能量利用率可达 99.8%以上。因此，该算法可为非成像光学设计提供新的方法，适用于显微镜照明、投影照明系统等均匀照明要求较高系统的设计。