基于近海环境的大气信道测试链路，实时测量了大气湍流中的大气折射率结构常数、光束漂移方差和光束半径等参数的实验数据。对仅考虑湍流影响和考虑指向误差影响的无线光通信的误码率(BER)模型进行对比分析，分析考虑指向误差影响下的BER分别随大气折射率结构常数、光束漂移和光束扩展半径的变化关系。分析结果表明，实际测量的BER分布随着大气折射率结构常数的增大而变大，受到光束漂移和光斑扩展效应的影响，在大气折射率结构常数较小时，实际测量BER较理论计算的BER大10~20个数量级。

提出了基于磁不敏态的Raman-Nath对称分束方法和内态干涉方案。基于磁不敏态的干涉对磁场涨落敏感性较低，有助于增强干涉条纹的对比度。如果将Raman-Nath对称分束方法应用于路径共轭的原子陀螺仪，系统噪声可显著降低。通过优化双脉冲对称分束参数，可以获得较高的衍射效率。内态干涉方案成功解决了干涉动量态易受环境影响的问题。

提出了一种基于机器视觉的陶瓷碗表面缺陷检测方法，该方法主要通过Kirsch算子和Canny算子的结合来实现表面缺陷的边缘检测。采用传统Kirsch算子的8个方向模板分别对图像上的每一个像素点进行卷积求导，选取最大模板，确定其边缘方向，结合Canny算子信噪比高、检测准确度高、边缘细节保留好等特点完成表面缺陷的检测，通过缺陷的几何特征判断是否存在缺陷。实验结果表明，该算法很好地抑制了噪声干扰，提高了边缘定位准确性及检测准确度，在保留边缘信息的同时避免了伪边缘的出现。

建模并仿真了受激布里渊散射损耗相移谱的宽范围功率依赖特性；设计了基于外差抽运-斯托克斯技术的受激布里渊损耗相移谱测量系统，在抽运光功率5 μW~15 mW和斯托克斯光功率3.5~110 mW范围内测量了400 m标准单模光纤的受激布里渊损耗相移谱；分析了实测受激布里渊损耗相移谱产生中心不对称性的机理。结果表明，受激布里渊损耗相移范围与斯托克斯光功率呈良好线性关系，基本不受抽运光功率影响；实测受激布里渊损耗相移谱中心不对称性主要由光纤色散以及非线性折射率引起的非线性效应共同作用产生。根据理论和实验结果，分析了受激布里渊散射相移谱功率依赖性在微波光子信号处理和分布式光纤传感中的应用，为基于受激布里渊散射相移原理的应用系统设计提供理论依据。

对正交频分复用无源光网（OFDM-PON）的上行通道物理层的吞吐量进行研究。OFDM-PON在光网络单元（ONU）端采用反射式半导体光放大器（RSOA）作为无色光源，实现双边带光强度调制，并在光线路终端（OLT）采用加半导体光放大器（SOA）前置放大的PIN光二极管做直接检测。基于一个RSOA的窄带相干积分模型，采用对有源区中载流子速率方程和光波传播方程的微扰解对RSOA的动态电光调制特性和频率啁啾特性进行理论与实验探讨，证明RSOA具有低通调制特性，其3 dB截止频率关联于偏置电流和输入光功率。利用RSOA的频率啁啾和SOA的高通增益特性，并将RSOA与中心波长蓝移的光滤波器级联，实现光学均衡，把上行通道的3 dB截止频率从1.5 GHz扩展到2.2 GHz。进一步采用自适应比特加载的调制格式，使通过一个RSOA的上行数据吞吐量可以达到4 Gb/s以上，则一个包含10个ONU的OFDM-PON的上行吞吐量可达到40 Gb/s。

提出了一种全光纤光程差自适应控制方法，并成功应用于飞秒光纤激光相干偏振合成系统。建立的光程差自适应控制系统以现场可编程门阵列（FPGA）控制电路为硬件基础，基于爬山法设计了有效的控制算法，成功解决了光程差自适应控制与锁相控制相互干扰的问题。实验结果表明，系统可以完全补偿±60λ范围内的光程差漂移，具有良好的连续工作稳定性，可以满足飞秒光纤激光相干偏振合成系统中光程差自适应控制的要求。

提出了一种损耗型矢量布里渊光时域分析光纤传感技术，通过构建基于外差检测的模拟实验系统测量受激布里渊散射幅度损耗谱和相移谱，实现了50 m传感光纤的温度测量。结果表明，通过测量相移谱获得的布里渊频移与通过测量幅度损耗谱获得的布里渊频移基本一致，且均与温度呈良好的线性关系；由损耗型矢量布里渊光时域分析技术获得的布里渊频移的温度系数为1.16 MHz/℃，与传统布里渊光时域分析技术获得的1.2 MHz/℃具有良好的一致性。根据理论和实验结果，分析了损耗型矢量布里渊光时域分析光纤传感技术的优势。

在天文光纤光谱仪中，阶跃型圆柱多模光纤的出射场在有些情况下会变成环形分布的光斑而不是具有高斯分布的圆形光斑，这将对天文光谱测量造成重要影响，不仅引起伪光谱漂移导致光谱测量精度降低，而且还产生伪光谱结构使得原本复杂的天文光谱更加难以分析。利用光线理论对阶跃型圆柱多模光纤的光学传播性能进行分析，揭示了造成环形出射场形成的两大因素：一是入射偏移（包括中心偏移和角度偏移），另一个是圆柱光纤旋转不变性导致的空间光线传播方式。并通过建立入射中心偏移量与出射场环形分布的数学模型，研究了随着中心偏移量增大环形出射场的形成和演化过程，理论分析与实验现象吻合。

针对传统线性分组码识别方法对码长较长的低密度奇偶校验（LDPC）码不适用的情况，利用蚁群算法对对偶空间进行优化搜索，完成了对LDPC码的识别。建立了大气激光通信信道模型和LDPC码的识别模型，给出了大气激光通信湍流信道下校验关系对数似然比函数表达式；将基本蚁群算法与LDPC码的识别问题结合，将对数似然比函数经过处理作为目标函数，通过不断迭代每次搜索过程中目标函数最优值和最佳搜索路径，实现对LDPC码的识别。仿真结果表明:当码长为256时，在弱湍流条件下，当信噪比不低于8 dB时，识别率可达78%；在强湍流条件下，当信噪比不低于10 dB时，识别率可达77%。此外，蚁群算法中的参数设置对算法性能有较大影响，应根据实际情况加以选择。

能否输出相关峰是相关器判定目标真伪的主要方式，但其元件调节精准度不高时，容易对相关峰产生误判。基于匹配滤波相关识别器，从理论上分析了相关峰产生误判的3种可能，重点对相关信号的强度判别进行了理论和实验研究，针对这3种可能产生误判的情况，分别从实验结果的相关峰阈值强度、形态、输入图像旋转方面探讨真伪相关峰的判别，为相关峰的判别提供实验参考。

为了克服天空背景对红外图像增强处理的干扰、更好地凸显图像中的目标，提出了一种结合脉冲耦合神经网络（PCNN）分割和模糊集理论的红外图像增强方法。利用PCNN将图像分割成天空背景区域和目标区域，之后对目标区域利用变分Retinex处理以获得反射图像，并对该反射图像进行基于岭型分布的自适应模糊增强,将自适应增强后的反射图像与照射图像进行融合，将融合后的目标区域的局部均值赋值给天空背景区域，重构得到增强后的图像。实验结果证明，该方法解决了已有算法中出现的天空区域噪声放大问题，增强后的图像具有更高的对比度和更好的视觉效果。

提出一种基于混合散斑图的压缩计算鬼成像方法。通过对不同分辨率尺度组成的复杂物体进行自动识别，检测出物体中较大和较小分辨率区域，根据识别区域生成由不同大小尺寸散斑组成的混合散斑图进行探测，结合压缩感知对恢复图像进行处理。通过理论分析和数值仿真发现，与传统计算鬼成像方法相比，该方法克服了散斑大小选取不适当对恢复图像质量的影响，显著提高了恢复图像的衬噪比和可见度，有效降低了均方误差。该方法在提高成像质量的同时减少采样时间，有利于进一步推动计算鬼成像技术的实用化。

为了实现强散射样品的光声显微成像，提出了一种散射光声显微成像新技术。利用散射光声效应原理，成功设计研制了散射光声探测器。散射光声探测器由散射光声腔、耦合腔、微通道以及微音器组成。利用该探测器探测样品的散射光声信号，然后结合共焦扫描成像技术实现了强散射样品的光声显微成像，获得了二氧化硅微球和口腔上皮细胞等各种不同散射样品的光声显微图像。实验结果表明，散射光声显微成像技术可以极大地改善图像对比度和增强图像边缘，对于工业、大气等方面的微粒直径测量具有重要的应用意义。

零级漂移存在于时空联合调制型紫外傅里叶变换成像光谱仪干涉图中。对干涉结构中分束体光路的计算表明，分束体中的光学胶和棱镜在紫外波长范围内的折射率变化会导致零级漂移。但是棱镜装配错位会使零级漂移更为严重，导致有效干涉信息丢失及反演光谱曲线失真。数值仿真结果表明，提高分束体装配精度，可避免有效干涉信息的丢失。实际测量结果表明，含固有零级漂移的时空联合调制型干涉成像光谱仪的反演光谱曲线与高分辨率光谱仪测量数据一致。当分束体装配精度较高时，零级漂移不会影响成像光谱仪测量的准确性。

针对基于机器视觉的大口径光学元件表面疵病检测系统在成像过程中存在因照明不均匀等因素造成的图像背景不均匀等问题，采用了基于形态学的图像背景校正算法，提出了结合图像梯度和最大类间方差法的图像分割算法，实验结果表明，所提算法对于一定模糊程度的疵病图像具有较好的抗噪性能以及较高的提取精度。

提出一种消除阶梯效应与增强细节的变分Retinex红外图像增强新算法。将高斯曲率正则项应用到变分Retinex模型的构建中，采用一阶微分对模型添加细节增强约束项，实现细节信息的自适应增强。结合邻域差分，引入曲率滤波方法对变分模型求取最优解。实验结果表明，与采用其他变分Retinex方法相比，采用新算法处理后的图像在定量评价指标上优于对比算法。新算法能消除阶梯效应，增强图像的细节和视觉效果。

针对拼接型望远镜共相难的问题，提出了一种基于色散条纹传感技术的共相误差检测方法。根据色散条纹传感技术的探测原理，给出了色散条纹传感器的光学成像模型，并利用计算机进行模拟研究。为解决色散条纹检测技术在接近共相时失效的问题，提出一种辅助检测方案，即色散哈特曼检测法，并通过仿真验证了该方法的可行性。结合两种方法，色散条纹传感器在可见光范围内能准确检测±60 μm以下的活塞误差，检测精度可达λ/10。同时，对一系列影响检测精度的因素进行了定量分析,提出了条纹开窗、多路采集、提高波长标定精度等解决方法，还针对算法提出新的改进方案，降低了标定误差影响。结果表明，该方法可以有效地完成对活塞误差的大量程、无盲区、高精度检测，在空间和地基拼接型望远镜的粗共相标定和相位控制领域有广阔的应用前景。

Offner反射式成像镜头相比于透射成像镜头具有适用波段范围宽、像差小、相对数值孔径较大、结构简单紧凑以及空间适应性良好的优点。结合空间外差技术特点和要求，给出了一种Offner成像镜头的设计方法和光路结构。该设计通过在出射光路中加入透镜改变缩放比，离轴装配消除像差的方法，可以满足空间外差光谱仪中对定域面干涉条纹进行任意比例缩放的要求。在系统要求数值孔径为0.042、缩放比为-0.86221的条件下，给出了设计实例，且点列图最大均方根半径优于1.81 μm。最后对该系统进行了像质评价和公差分析，分析结果表明其成像质量可以满足空间外差光谱仪对成像镜头的要求，在现有加工和装配水平条件下可工程化实现。

针对圆加直线轨迹重建，提出了一种基于M-line的反投影滤波重建算法。结合圆加直线轨迹几何特点，给出简洁合适的M-lines选取方法；通过求解穿过M-line上重建点的R-line的端点坐标，确定反投影积分区间，从而推导得到算法的具体重建公式。证明圆加直线轨迹重建区域(圆轨迹平面区域除外)R-line的唯一性，并求解扫描所需最短的直线轨迹长度。实验结果表明，该算法能够在大锥角扫描时获得较好的重建结果，明显提高了重建图像质量。

射线源和探测器作相对平行直线运动的计算机层析成像扫描系统(OPLCT)结构简单，成本低，易于实现便携或可移动的应用需求。该扫描方式的前期研究采用顺序子集-同时迭代重建算法，该算法存在图像重建时间长、不能实现快速成像等问题。从傅里叶积分定理出发，推导OPLCT滤波反投影(OPLFBP)图像重建算法。构建的一次直线扫描(1T)图像重建模型属于有限角问题，OPLFBP算法不能完全重建出目标图像；进一步提出多次线性扫描并构建了两次垂直(2T)和三次圆周均匀分布(3T)的CT直线扫描模型。1T、2T和3T模型下的仿真结果表明OPLFBP算法正确可行，且2T、3T扫描与相似参数下圆周扇束扫描滤波反投影算法得到的重建图像相近。

研究了一种基于强度传输方程（TIE）和角谱迭代传播算法的混合迭代算法。通过仿真和实验，对比了TIE算法与混合迭代算法在不同离焦距离下的相位恢复效果。结果表明，与TIE算法相比，混合迭代算法提升了大离焦距离下的相位恢复精度，同时提高了相位恢复的空间分辨率。该算法为高精度相位恢复提供了解决方案。

针对视觉传感器在目标跟踪定位过程中，沿光轴方向量测精度较低的问题，提出了使用一维点激光测距传感器进行修正的方法。同时，为了充分发挥双目视觉传感器和激光测距传感器在目标跟踪方面的优势，利用信息融合技术来提高信息的利用率和测量的精度。在系统量测过程中，由于激光测距传感器受到二维转台机械性能影响，导致测距值成为时滞信息，提出了时滞信息直接更新算法将常时滞信息的估计值作为当前时刻量的量测值带入后续算法中，从而解决时滞问题；随后利用联邦卡尔曼滤波算法解决了双目视觉传感器和激光测距传感器之间的估计相关问题。仿真结果表明，经过直接更新算法后时滞信息的实时性得到提高，实验同时验证了该算法的有效性，提高了目标跟踪系统的量测精度，改善了双目视觉传感器及激光测距传感器本身带来的精度和实时性方面的不足。

通过利用光栅投影三维测量技术进行微小物体的三维重构,提出了基于一般成像模型的标定方法，利用标定板围绕固定轴转动的不同姿态进行标定并进行优化。所提出的标定算法既解决了一般成像模型变量多的问题，又不需要借助精密位移装置，简化了整个标定过程。与此同时，利用自卷积盲去模糊的方法解决远心镜头景深小带来的离焦，提高了摄像机的标定精度。标定和三维重构实验验证了该方法的可行性和准确性。在23.7 mm×17.78 mm相机视场范围下系统测量精度达到了6 μm。

建立了激光辐照下光学表面典型锥状缺陷的热损伤分析模型,基于有限差分方法计算了典型缺陷附近的调制光场和温度场分布,得出了缺陷对材料热损伤阈值的影响规律。结果表明，热损伤阈值与入射激光的波长呈正相关，与缺陷的尺寸呈负相关。同一波长激光辐照的情况下，材料表面有1个缺陷存在时，热损伤首先发生在缺陷处，而当多个缺陷存在时，热损伤首先发生在2个缺陷的中间区域，并且多个缺陷要比单个缺陷更易造成损伤；对于不同波长的辐照激光来说，波长为800 nm的激光要比波长为1064 nm的激光更容易使材料产生损伤。

用波长为532 nm的调Q倍频激光器作为光源，对非晶硅太阳能电池板进行高速激光划线实验。通过原子力显微镜对不同激光扫描速度下划线蚀刻深度、热影响区尺寸、切口倾角以及线能量密度等进行测量，分析了划线效果对电池效率的影响。结果表明，当扫描速度为0.3 m/s时，划线效果较理想。

利用受激布里渊散射(SBS)能量转移的方案可以实现高效的百皮秒激光脉冲放大，这种放大方案可以用于冲击点火中冲击脉冲的获取。通过在液体介质中激发声波场，实现了能量从长脉冲向短脉冲转移的过程。利用一个瞬态条件下SBS耦合波方程来对200 ps脉冲的放大过程进行理论模拟。结果发现，利用SBS能量转移的方案可以将200 ps的激光脉冲放大到较高的功率密度，同时这个放大过程也伴随着一定程度的脉宽压缩。

开展了高功率双掺杂浓度板条激光技术的理论与实验研究，通过分段掺杂有效降低了板条长度方向上的吸收抽运功率密度的不均匀性，显著提高了单个激光板条的平均储能密度，总储能提高了39%。当二极管总抽运功率为15 kW时，3 kW的种子光源通过双掺杂板条可提取5.16 kW的功率，这个数值相比单掺杂板条增加了36%，且光光转换效率为34.4%，与理论预期基本相符。

针对立体视觉系统中快速高精度标定等问题，提出一种基于实心圆靶标的立体视觉系统标定方法。使用Canny-Zernike组合算法实现圆心坐标的亚像素定位，并给出基于三角形标记的圆心排序方法。为减少计算复杂度，分别对左右摄像机内外参数进行Levenberg-Marquardt (LM)优化，使得优化变量数目减半，并获得外参数近似解。以实心圆靶标对角线上两实心圆的距离作为约束条件，对摄像机外参数进行LM优化，获得外参数最优解。编译基于实心圆靶标的立体视觉系统标定软件，并进行实验研究。结果表明，该标定方法具有较高的精度，能实现自动化标定，具有工程应用性。

利用质量分数为65%的掺氘DKDP晶体实现了1053 nm激光在非临界相位匹配(NCPM)条件下的四次谐波转换，实验测得NCPM条件下晶体温度为29.4 ℃、晶体接收角宽约为55 mrad。理论分析了NCPM过程中DKDP晶体掺氘量和温度对四次谐波转换的影响，数值模拟了四次谐波转换过程中晶体掺氘量和温度的关系以及四倍频转换效率随倍频光强的变化，这些结果为四倍频光在高功率激光系统中的应用提供了理论依据。

遮光罩尺寸和拉氏不变量是影响星敏感器体积和镜头复杂性的2个关键因素。通过推导分析极限星等与这两者的关系，研究了星敏感器光学系统的小型化设计。根据光学系统参数与星敏感器技术要求的关系，推得和分析不同极限星等时关于遮光罩尺寸和拉氏不变量的公式。结果表明随着极限星等增大，拉氏不变量单调减小，但遮光罩尺寸存在着极小值。据此优化极限星等，使得遮光罩尺寸和拉氏不变量尽可能小，实现星敏感器小型化。基于STAR1000互补金属氧化物半导体（CMOS）探测器，举例优化设计得到适于微小卫星星敏感器使用的光学系统，其极限星等5.0 MV、视场角20°×20°、入瞳直径28.2 mm、长度124 mm、重量约300 g。

为了解决成像流式细胞仪多色、宽波段、长工作距离以及大数值孔径等难点，设计了1款多光谱成像流式细胞仪光学系统。系统基于模块化设计思想，灵活运用部分和整体的优化方法，保证各模块的相对独立性；显微物镜引入衍射元件对宽谱段色差进行校正，保证在全波段下成像质量均达到理想的性能指标；多光谱分解镜组采用二向色镜堆栈分光，多重结构同时优化6个通道，大大降低了系统对色差的校正难度。全局优化得到最终的光学系统，放大倍率为60倍，视场为60 μm×128 μm，波段为420~800 nm，6个分光通道，分辨率达到0.5 μm，成像质量接近衍射极限。

基于空芯波导的柔韧性可以将若干米长的波导弯曲至半径若干厘米的圆盒内，配合光源及检测器即可得到光程长、气体容积小、响应速度快的小型化气体传感系统。建立了一种基于几何光学理论的弯曲波导传输模型，通过仿真与实验研究了弯曲空芯波导的传输与传感特性，总结了通过优化波导长度、弯曲半径、系统信噪比、波导孔径及光源发散角等参数降低系统检测极限、提高灵敏度的方法。

为了降低发光二极管（LED）灯具的重量和生产成本，根据烟囱效应原理，设计了一种无散热器的LED异形灯。利用Solidworks软件建立三维模型，通过其插件Flow Simulation进行热仿真。并以烟囱高度为30 mm，烟囱通道直径为20 mm的参数为基础模型,研究不同烟囱高度和烟囱通道直径对LED异形灯最高温度的影响。仿真结果表明：对于烟囱高度和烟囱通道直径都为45 mm，基板重量为35.86 g的LED异形灯，当输入功率为6，8，10 W时，其最高温度都低于芯片的安全结温85 ℃，可满足LED安全工作的要求。对8 W的LED异形灯进行实验验证，结果表明LED异形灯的最高温度为73 ℃，与仿真结果仅相差2.06 ℃，验证了仿真的正确性。所设计的无散热器LED异形灯不仅可以很好地满足LED散热要求，而且重量轻、成本低、制造简单。

针对连续变量量子密钥分发（CVQKD）通信距离较短的问题，在多维数据协调方案的基础上，利用连续密度进化和差分进化方法，设计出优质度数分布的低密度奇偶校验(LDPC)码，并提出LDPC码码字重复方法，进一步提高多维数据协调的效率，有效地降低了收敛信噪比，延长了信息传输距离。实验仿真结果表明：在分组码长为106时，收敛信噪比能够降低至-6 dB以下，协调效率可达90.27%，提取到的安全密钥量为0.22 kb/s，信息传输距离超过80 km，该方法可有效延长CVQKD系统的通信距离。

采用龙格-库塔算法对激光与半导体双量子阱系统相互作用的密度矩阵方程进行数值求解，研究了不对称半导体双量子阱系统中电子布居转移的相干控制。研究表明，调节激光场强和脉冲时间延迟可控制两个下能级间的粒子数转移；利用激光场相对相位可精确地控制布居转移几率。这些结果在相干叠加态制备、量子纠缠和量子信息处理等领域具有潜在的应用价值。

波形采样机载激光雷达具备多层目标探测及高精度三维测绘能力，是今后激光雷达技术的发展趋势。基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于具备全波形回波数据采样能力及高集成度等特点，在激光测绘及探测中具有广阔的应用前景。介绍了一种基于条纹原理的全波形采样面阵探测体制的新型激光雷达系统，提取了新型激光雷达机载飞行实验回波信号中的噪声，获得了新型激光雷达回波噪声统计规律，通过与目标总体回波信号统计特性的对比，提出了新型波形采样激光雷达回波信号去噪方法。

针对当前震颤影像内部误差难以补偿的问题，提出一种基于高频角位移的稳态重成像模型实现高分辨率（HR）卫星颤振检测和内部几何精度补偿，并进一步采用几何定标场的数字正射影像/数字高程模型参考数据进行精度验证。以2015年发射的某型号HR光学卫星为例，分别进行了以下三个实验：平台震颤检测、姿态数据处理滤波器收敛性分析以及震颤补偿效果验证。结果表明，所设计的平台震颤地面补偿模型可以有效改善成像质量，且补偿后的震颤影像内部几何精度可以达到1.5 pixel。

针对基于整体相关的图像动态光散射法(IDLS)测量颗粒粒径分布(PSD)问题，研究了全局搜索(GS)算法反演颗粒粒径分布，对峰值为79 nm、多分布指数(PDI)为10%的单峰颗粒系和峰值分别为79 nm与352 nm、多分布指数均为10%的双峰颗粒系进行了反演数值仿真，结果表明全局搜索算法能较好地反演出颗粒粒径分布情况。以此为基础，对峰值为79 nm的单峰分布颗粒系，峰值为79 nm和352 nm、79 nm和482 nm的两组双峰分布颗粒系进行了实验测量及算法对比研究，结果表明在单峰分布颗粒系下，相对于累积量法，全局搜索算法反演效果较好；在双峰分布颗粒系下，全局搜索算法与双指数法反演结果基本一致。由此可知，对于图像动态光散射颗粒粒径分布测量方法，全局搜索算法能够有效地反演出单峰分布和双峰分布颗粒系的颗粒粒径分布，是反演多分散颗粒系的一种有效方法。

为了提高中阶梯光栅光谱仪光谱定标的效率和精度，基于谱图还原算法，提出了利用汞灯多条特征谱线联合定标的思想，设计了中阶梯光栅光谱仪的在线定标算法。以汞灯为定标光源进行光谱定标实验，结果表明该算法在谱图偏差不超过限定范围时可以自动修正谱图还原模型，选择的定标波长越多、分布越均匀，定标精度越高。对于250~600 nm波段内的中阶梯光栅光谱仪，选择5个以上的定标波长可以使定标精度达到仪器理论分辨率0.01 nm。该方法实现了中阶梯光栅光谱仪的自动化光谱定标，使光谱仪在保证高光谱分辨率的前提下更具实用性，具有工程应用价值。

针对常用的迭代追踪类算法难以保证低采样下光谱重构的成功率与精度的问题，提出了一种在低采样下光谱重构中字典原子选取的优化方法。利用AVIRIS和ROSIS高光谱数据构建光谱稀疏字典并进行压缩感知光谱重构实验，分别从光谱重构精度、稀疏成分提取能力、光谱重构的成功率和光谱识别的准确率等不同角度进行了分析。实验结果表明,本文方法不仅优于传统的匹配追踪算法，同时也优于公认的精度较高的FOCUSS、MSBL等其他类型的算法。

用脉冲直流磁控溅射方法在硅片衬底上制备了厚度相同的单层钼薄膜，结合台阶仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、原子力学显微镜和紫外-可见分光光度计分别研究了不同沉积速率对钼薄膜微结构、表面形貌和光学性能的影响。掠入射X射线反射谱拟合的钼薄膜厚度与设计厚度一致，说明当前钼薄膜制备工艺成熟稳定。沉积速率通过改变薄膜生长模式与薄膜形核率影响钼薄膜表面形貌演化。随着沉积速率的增大，薄膜越来越致密，钼(110)面的衍射峰强度逐渐增大，平均晶粒尺寸增大, 表面粗糙度先降低后增加。

为了比较色觉正常观察者的辨色差异受观察条件的影响程度，选择了不同照明光源和不同原色的显示设备，基于显示色和打印色，设计了4种不同观察条件的颜色匹配实验。利用Stiles&Burch的47个颜色匹配函数(CMFs)模拟个体观察者，对颜色匹配过程进行了模拟计算；同时，组织27~36名色觉正常观察者进行了颜色匹配实验。用观察者的离均色差，同色异谱大小和同色异谱变化三个指标来量化不同观察者的辨色差异性。结果表明，不同观察条件下，模拟计算结果中观察者的辨色差异受显示设备原色光谱和照明光源光谱影响较大，在匹配中性灰颜色时尤其明显。而颜色匹配实验结果中，外界因素的影响并不明显，这表明观察者的辨色差异不仅取决于观察者个体颜色匹配函数差异(观察者的同色异谱性)，还取决于观察者的视觉机理响应、颜色分辨能力等。

锥束计算机断层成像（CT）在临床医学及工业无损检测等诸多领域获得了越来越广泛的应用。但是，受面阵探测器尺寸等硬件条件限制，锥束CT的成像视野有限，难以满足实际应用中对大尺寸物体成像的需求。为了扩展锥束CT的视野，提出了锥束CT转台单侧两次螺旋扫描单层重排重建算法。该算法在转台的同一侧进行两次螺旋扫描，通过统一成像几何条件，将两组螺旋锥形束投影重排为多层平行束投影，利用平行束投影的对称性去除数据的横向截断，得到一组完全覆盖物体横截面的平行束投影数据，再通过滤波反投影方式得到重建图像。实验结果表明，该方法的成像视野扩展率可达2.56，且成像质量与传统全覆盖算法相当。