偏振光学成像技术是一种新型的光学成像技术。通过对光波偏振特性的探测，可以获得其他成像技术难以获得的独特信息，有效地增加信息探测维度。近年来，偏振光学成像技术被证明了可应用于雾霾或其他散射介质中的去雾清晰成像中。随后，偏振光学成像去雾技术作为一个独立的研究分支发展起来，并取得了很多优秀的研究成果。主要介绍了偏振光学成像去雾技术的基本原理、实现途径与算法、国内外研究进展和发展现状。

提出了一种新型的采用多纵模激光器作为发射光源的大气气溶胶遥感高光谱分辨率激光雷达(HSRL)技术。该技术将视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)作为光谱鉴频器，并在设计FWMI时使其周期鉴频特性与多纵模激光器的模式间隔相匹配，因而每个纵模的回波信号可被FWMI鉴频器进行效果一致的精细光谱分离。详细阐明了所提出的多纵模HSRL的原理和实现方式，定量讨论了制约多纵模HSRL中FWMI鉴频性能的主要因素。在1064 nm波段采用计算机仿真验证了所提技术的性能。多纵模HSRL技术可避免目前HSRL对单纵模激光器的依赖，既能减小HSRL中激光器的成本、体积和重量，又可以大幅提升了HSRL激光系统的稳定性，对我国机载和星载HSRL的研制具有一定的借鉴意义。

在分析实际大气环境参数的差异和目标-背景辐射强度的基础上，利用MODTRAN模式分析了东海、西北区域3.9 μm和9.2 μm波段的大气透射率和目标背景对比度的逐月分布特征；为了分析实际大气、气溶胶效应对目标-背景辐射传输的综合影响，结合局部地区月平均环境参数进一步探讨了上述两个区域内气溶胶对3.9 μm和9.2 μm波段的大气透射率和目标背景对比度分布的影响。结果表明，大气温度、水汽混合比等参数对大气透射率和目标背景对比度有影响，东海区域目标背景对比度比西北区域的小; 3.9 μm处两区域的目标背景对比度不仅比9.2 μm处的小，而且受到气溶胶的衰减作用比9.2 μm处的强，因此在目标识别中应优先考虑使用9.2 μm作为工作波段。

为了解决氧气A吸收带被动测距中使用高光谱成像系统存在测量实时性差的问题，提出了一种氧气A吸收带平均透过率的多光谱非成像测量方法。该方法利用3个窄带滤光片分别采集目标位于氧气A吸收带及其左右带肩的辐射强度信息。选择光电倍增管作为光电转换器件，在外场条件下开展氧气A吸收带平均透过率测量实验。建立了氧气A吸收带透过率的逐线积分模型，通过对比实验测量值与模型理论值验证了该方法的可行性。对比结果表明，在测量距离为100~400 m范围内，氧气A吸收带平均透过率的测量误差在0.146%~1.576%之间，证明了该方法的可行性。

以磁光阱中的锶冷原子为介质，对三重态双耦合场下的伞型结构电磁诱导透明(EIT)效应进行了实验观测。对实验中涉及到的抽运激光采用Pound-Drever-Hall稳频技术和注入锁定技术，对弱探测光进行功率稳定，提高了实验的观测精度。实验结果证明,耦合光的失谐量对三重态EIT有较大影响，且该EIT线形是两个Λ型结构EIT线形的简单叠加。

楔条形位敏阳极属于电荷分割型阳极，其在光子计数成像探测器中的作用是对光子事件进行位置解码，阳极性能参数对探测器的成像性能有重要影响。对楔条形位敏阳极的极间电容进行研究，通过理论模型得到了阳极极间电容的计算表达式；设计并制作了不同参数的阳极面板，测试分析了阳极周期长度、绝缘沟道宽度、阳极收集面积和衬底材料等因素与阳极极间电容间的关系。阳极极间电容测试结果与理论计算值相符，极间电容计算值与测试值之间的偏差在10%以内。

光纤激光水听器的频率响应曲线会在声压传递函数的谐振频率处出现谐振峰，使水听器的工作频带变窄。研制了一种金属膜片端面增敏结构的分布反馈式(DFB)光纤激光水听器。基于电声类比理论，建立了DFB光纤激光水听器的声压传递函数模型，仿真分析了水听器各结构参数对水听器声压传递函数的影响，实现了水听器结构的优化设计，加工制作了水听器原型样品并进行了实验研究。由实验结果可知，DFB光纤激光水听器在2.5~10 kHz 频率范围内的平均声压灵敏度为-135.99 dB，波动幅度小于±0.6 dB，且在16 kHz附近出现谐振峰，实验结果与仿真分析结果较好地吻合。该研究对DFB光纤激光水听器的研制具有重要指导意义。

基于光脉冲在掺杂光纤中的传输模型，采用分步傅里叶方法对Peregrine孤子在掺杂光纤中的产生和传输进行数值研究。基于Peregrine孤子解，讨论Peregrine孤子在掺杂光纤中的产生和传输；提取Peregrine孤子的峰值脉冲，消去背景波，研究高峰值脉冲的传输特性。结果表明，Peregrine孤子在掺杂光纤中传输时，会激发产生一个在时间和空间上都局域化的高峰值单脉冲，随后迅速分裂产生多个子脉冲；小信号增益越大，饱和能量越高，脉冲峰值强度越强，脉宽越小，激发产生的子脉冲空间间隔也不断减小；消去高峰值脉冲的背景波后，脉冲在掺杂光纤中可以稳定传输，脉宽呈呼吸式周期变化，脉冲强度呈周期性振荡，且脉冲强度的平均值不断增加。

分析了快速傅里叶变换(FFT)在光频域反射仪(OFDR)频谱分析中应用的局限性，论述了快速傅里叶变换-分段Chirp-Z变换(FFT-SCZT)算法的不足。提出了一种基于改进的遗传算法(IGA)和Zoom FFT(ZFFT)的快速高精度频谱分析(FFT-IGA-ZFFT)算法。描述了该算法的计算过程，并推导了算法的时间复杂度。研究结果表明，在同一运算平台下，处理107个OFDR采样数据时，FFT算法耗时3.130 s，FFT-SCZT算法耗时1.993 s，而FFT-IGA-ZFFT算法仅耗时0.525 s即可获得同等精度。FFT-IGA-ZFFT算法在处理速度上具有明显的优势。

光采样耦合技术是全光多输入多输出(MIMO)信号处理中的关键技术。模式相关损耗(MDL)和插入损耗(IL)是影响器件性能的关键因素，矩阵条件数可以用于衡量光采样耦合器的性能。对支持3个线偏振模式(LP01, LP11a, LP11b)全光MIMO信号处理的光采样耦合器进行了理论分析。在3个采样点的情况下，对采样光斑的大小和位置进行优化，将矩阵条件数作为优化条件，并将MDL和IL分别降低至0.03 dB和1.90 dB。研究发现，通过增加采样点的数目可以降低器件的IL，优化后得到的MDL和IL分别为0.04 dB和1.56 dB。尽管增加采样点的数目可以降低IL，在少模光纤及采样点的几何限制下，仍存在最优采样点数目。

为提高全光波长转换器的波长转换效率，在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上，分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器，计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明，减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。

以失配角为例，与相同尺寸的单点探测器比较，理论结合数值计算分析了空间相位畸变对非成像阵列探测器的影响。结果表明，阵列中各单元信号的附加相位将严重影响这种探测方式的性能。因此，就空间相位畸变而言，简单的线性叠加方式不足以克服其影响。根据分析结果指出，若能通过一定方法消除阵列中各单元输出信号的附加相位，即使在空间畸变很严重的情况下，非成像阵列探测器仍然可以大幅提高系统的信噪比。丰富了非成像阵列探测器在外差探测领域的研究，对其应用具有一定的指导意义。

高动态范围成像技术能够全面有效地反映拍摄场景信息，有利于在复杂环境下获得更高的成像质量。目前基于多曝光图像序列的高动态范围图像融合算法需要高精度配准的输入图像序列，无法克服动态问题带来的影响，无法针对存在动态目标的多曝光图像序列进行高动态范围图像融合。基于此，提出了一种高动态范围图像融合算法。该算法利用基于色彩梯度的微分光流法获得由相机抖动以及场景目标运动导致的多曝光图像之间的动态目标偏移量；结合标定的逆相机响应函数构建高动态范围图像融合权重函数，对存在动态问题影响的多曝光图像进行高动态范围图像融合。实验结果表明，提出的算法无需提前对输入图像序列进行精确配准，能够有效克服动态问题影响，实现动态目标的高动态范围图像融合。

针对显微图像盲复原算法存在的计算量大、振铃效应以及噪声敏感的问题，提出贝叶斯框架下两次引导滤波的快速盲复原算法。利用显微图像成像原理中基于深度信息估计点扩展函数的概率模型，构建了贝叶斯框架下盲复原的最小优化问题；通过分析最大后验概率的最小优化问题求解过程，推出了实施引导滤波器可快速求解优化问题的结论；为有效去除振铃和噪声，设计了两次引导滤波的求解方案，其将第一次引导滤波求解的结果作为优化问题的二次输入。实验结果表明，复原结果的像素误差率约为0.04，较常用盲复原算法的复原准确度提高了约20%，运行时间也大幅缩短，该方法能有效应用于显微视觉下微装配散焦图像盲复原的工程实践中。

深空图像配准是深空图像应用的首要环节。针对目前基于三角形相似性的算法效率低下以及基于星点描述的算法难以应对复杂多变的深空成像环境等问题，提出了一种改进型高效三角形相似法并将其应用到深空图像配准中。首先统计分析了提取星点单像素强度和大小的直方图分布，并将星点划分为稳定星和普通星；然后，将稳定星和普通星分别同最近的两颗稳定星构建三角形；最后，通过引入相似度改进了三角形匹配中的权重矩阵，并提出了衡量三角形相似度的阈值自适应计算方法。实验结果表明，该方法在保证匹配精度的同时极大地提高了深空图像配准的效率，降低了系统资源占用率。

鬼成像中通常是采用相干光辐照散射屏获取赝热光源，但是在X光波段，赝热光源的入射光为部分相干光,其空间部分相干性会对成像质量产生较大影响。采用高斯谢尔模型，理论分析了入射光的部分相干性对赝热X光二阶关联函数的影响，同时给出了基于统计光学的模拟结果，与理论结果吻合，均表明X光空间相干性会影响鬼成像的可见度和分辨率。在空间相干性有限的情况下，通过在散射屏前置尺寸与X光横向相干尺寸相当的针孔可以抑制部分相干性的影响，提高X光傅里叶变换鬼成像的可见度，将有利于实现X光傅里叶变换鬼成像技术的广泛应用。

为了解决传统自适应光学系统校正视场小的问题，提出了一种层析自适应光学眼底成像系统。以Zemax为工具，Liou-Brennan(LB)眼模型为仿真对象，研究了层析自适应光学眼底成像系统的性能。分析了20°视场内的眼底像差特性，用Zernike边缘多项式描述眼底像差，获得了不同视场内眼底像差的类型和大小。对比了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统的性能。结果表明，相较于传统自适应光学，层析自适应光学系统可将校正视场从1.2°扩大至3°。确定了传统自适应光学和层析自适应光学眼底成像系统中变形镜的最佳共轭位置,均位于出瞳面前3 mm，此位置与人眼角膜共轭。

与传统计算机层析(CT)成像技术相比，能谱CT可在一次扫描中得到物体在不同能谱通道下的投影图像，这有利于区分物体的材质，提高信号噪声比。基于光子计数探测器的能谱CT是近年来成像领域研究的热点。由于能谱通道变窄，每个能谱通道内的噪声增加。为了有效降低通道内的噪声，采用基于全变分最小化的Split-Bregman算法进行图像重建。根据重建模体的先验信息，进行能谱通道的划分；采用Split-Bregman算法对含噪声和稀疏角的能谱投影数据进行重建。仿真结果表明，基于Split-Bregman算法的能谱CT图像重建方法能够有效减少能谱通道内噪声的影响，满足物体材质区分的需求。

针对大型结构表面积较大而像机视野有限的问题，提出了一种基于传递像机的移动摄像测量方法，该方法可对大型结构进行全局扫描测量。利用固定连接于移动平台的传递像机对基准标识点进行图像采集，采用像机参数标定方法对传递像机的外参数进行计算，得到相邻时刻移动平台坐标的相对转换关系。测量像机在移动平台的驱动下围绕结构表面采集特征点，利用运动平台坐标的转换关系计算得到测量像机的实时外参数。建立等效双目交会共线方程，并对特征点位置进行计算，在初始位置完成参数标定后，即可实现自动测量。实验结果表明，所提出的移动摄像测量方法的测量精度可达2.012 mm，且自动化程度较高，可应用于大型结构的在线监测。

提出一种利用光纤-电容液滴分析仪进行溶液折射率精确测量的方法。利用最小二乘法拟合得到与水表面张力近似溶液(NaCl、葡萄糖等)的液滴指纹图第一峰的光纤值与折射率之间的线性模型；仿真分析乙醇、丙醇等与水表面张力相差较大的溶液的表面张力对液滴外形的影响，并提出带表面张力修正的折射率计算模型。实验结果表明，利用所提出的线性模型得到的葡萄糖和NaCl溶液的折射率平均误差为2.9447×10-4；利用带表面张力修正的折射率计算模型得到的为1.4381×10-4，且测试样品的最大相对误差为0.1258%。该方法对扩展液滴分析仪的适用性和提高其分析精度有一定意义。

提出了一种基于八角度孤立空检测标记的超高NA光刻投影物镜高阶波像差检测方法。通过对八角度孤立空检测标记的空间像进行主成分分析(PCA)和多元线性回归分析，构建了超高NA光刻投影物镜的空间像光强分布与高阶波像差之间的线性模型，并基于该模型实现了高阶波像差的检测。与使用六角度孤立空检测标记的传统方法相比，本方法提高了光瞳面波前的采样效率，拓展了波像差检测范围，实现了超高NA光刻投影物镜高阶波像差(Z5~Z64)的高精度检测。光刻仿真软件PROLITH的仿真结果表明，该方法可实现60项泽尼克系数(Z5~Z64)的检测，检测精度优于1.03×10-3λ。

最大似然估计是提取目标微动特征参数的最佳估计方法，但直接用网格法求解计算量巨大，且激光探测微多普勒回波信号对应的代价函数具有高度非线性，存在多个局部最大值。为此，提出均值似然估计与蒙特卡罗结合的估计方法，给出了最大似然参数估计的闭合表达式，再通过设计压缩似然函数获得全局最大值，通过蒙特卡罗法抽样并计算循环均值估计出参数。该方法避免了传统方法中对高精度初始值和复杂迭代算法的依赖，能够实现参数的联合估计。对于多分量微多普勒信号，该方法可在参数估计的同时实现各微动分量分离，且不增加算法的复杂性。对仿真和实验数据进行估计，结果表明，该方法在达到近似于最大似然估计性能的同时可有效降低计算复杂度并确保了全局收敛，实现信号的分离和参数估计。

对球形碱金属气室导致的线偏光振动方向转角进行了理论研究与差分检测实验测量。结果表明，当光束通过中心位置、入射面与振动方向相垂直或平行的位置时，气室对其偏振态没有影响，而其他位置均会产生一定偏转角，且偏转角随位置的不同而变化。对直径12 mm、壁厚0.9 mm的气室，偏离中心0.7 mm处产生的理论偏转角约为0.08°。在使用球形碱金属气室作为中心元件的仪器时，需要考虑其对线偏光转角的明显影响。

采用光栅光谱仪测量了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体空间分辨发射光谱，计算得到单脉冲激光烧蚀下等离子体电子温度约为5220 K，距离砂轮表面0~0.35 mm范围内等离子体电子密度值为0.5×1016~1.8×1016 cm-3。建立了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮的等离子体浓度空间分布模型以及等温膨胀动力学方程，仿真结果表明，在一个脉冲时间内，等离子体等温膨胀速度最大值出现在25 ns左右，等离子体浓度最大值(1.8943×1016 cm-3)出现在距离砂轮表面0.05 mm处，且等离子体屏蔽作用小，实际烧蚀中可以不予考虑。试验结果与数值仿真结果数量级基本一致，验证了等离子体物理模型的正确性。研究结果对优化脉冲激光烧蚀工艺具有指导作用。

通过内置周期极化磷酸氧钛钾晶体的半整块谐振腔，采用铯原子D2线的抽运光实现了426 nm的蓝光倍频输出。实验采用了相对松散的聚焦，明显改善了基频光和倍频光吸收诱发的热效应。采用305 mW的模式匹配基频光，获得了117.2 mW的倍频蓝光，倍频过程中最高光-光转化效率达到42%；84.5 mW蓝光在约1 h内的功率起伏为0.48%。结果表明，所提方法可实现倍频光的稳定输出，在量子光学、光与物质相互作用等领域具有广阔的应用前景。

针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题，设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程，采用单站式激光雷达散射截面方程，推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性，推导了扩展目标和非扩展目标的回波功率方程。通过仿真分析了脉冲展宽特性、朗伯体与非朗伯体平面的目标回波特性。对周向探测系统进行加工以及回波实验，实验结果表明，数值计算回波与粗糙平板实际回波波形一致，为脉冲激光周向探测系统测距提供了理论依据。

为了揭示激光喷丸(LP)强化IN718合金疲劳寿命增益的机制，研究了合金喷丸前后晶粒重排与疲劳特性的关系。结果表明，LP后试样表层的塑性形变深度最大可达33.7 μm,合金的最大疲劳寿命增益可达188%；激光冲击波诱导产生的表层残余压应力随激光功率密度的增大而增大，但增幅逐渐减小; 疲劳试验后，表层残余应力出现了52%的释放;LP后试样表层晶粒出现细化现象，细化深度达到175 μm; 位错滑移和位错攀移以及孪晶等共同作用使原始晶粒内形成了亚晶粒，最终细化了晶粒组织。

采用溶液旋涂法在铟锡氧化物(ITO)电极上制备氧化石墨烯(GO)薄膜作为有机太阳能电池(OPVs)的空穴传输层，通过调控旋涂转速优化了氧化石墨烯薄膜的厚度并研究了膜厚对于器件性能的影响规律。在此基础上，通过紫外臭氧(UVO)处理和热处理等方法进一步提升电池器件的性能。结果表明：在紫外臭氧处理和热处理温度为250 ℃时，所得电池器件的效率最优，达到3.16%，接近于使用经典聚(3,4-乙撑二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)材料的电池器件水平。这一结果表明具有低成本、可溶液加工以及优异的光透过性等特点的氧化石墨烯会成为一种未来非常有前景的有机太阳能电池的空穴传输层材料。

在频域光学相干层析(SDOCT)系统中，样品仅在焦深范围内有高横向分辨率，在焦外分辨率降低。干涉合成孔径显微术(ISAM)是一种三维图像重构算法，可以改善离焦区的图像模糊状况，达到在所有成像深度中都可以获得焦平面处横向分辨率的效果，同时可以解决SDOCT中系统的横向分辨率和成像深度之间的矛盾。介绍了ISAM重构算法的原理和适用的范围，对比分析了传统SDOCT成像算法和经过ISAM重构算法处理的成像图像结果。将非均匀快速傅里叶变换引入ISAM算法，实验结果表明该方法极大地节省了运算时间，提升了实时成像高分辨率SDOCT系统的性能。

在超短脉冲抽运光作用下,利用双光子激发研究了多晶金刚石非线性吸收和非线性折射的动力学演化过程。在非线性吸收动力学实验中，观察到了金刚石样品中被激发载流子的两个不同的复合过程，时间尺度分别在百皮秒量级和纳秒量级，精确得到了不同抽运光能量作用时两个过程各自的时间常数。在非线性折射动力学实验中，观察到了金刚石样品中由非简并双光子吸收过程所引起的正的非线性折射率变化，得到了样品的三阶非线性系数。

基于几何光学、能量守恒定律及菲涅耳定律等相关理论，提出了一种双自由曲面半导体发光二极管(LED)准直透镜的光学设计方法，并给出了构建准直透镜模型详细的算法设计。自由曲面是一种关于中心轴旋转对称的曲面，该曲面的二维轮廓在非均匀有理B样条曲线的方法理论基础上，采用ProE软件搭建而成。通过蒙特卡罗光线追迹模拟发现，相比传统的单自由曲面准直透镜，双自由曲面准直透镜不仅提高了照度均匀性，而且在能量利用率上也有显著的提高。研究结果表明，采用双自由曲面将大大提升准直透镜的设计空间，改善LED透镜的光学性能。

折反射式周视红外成像系统在安全监视领域有着独特的大视场优势，但是目前常见的圆锥曲面反射镜折反射式周视系统存在不同俯仰角下探测距离差异大的问题。折反射式周视红外成像系统的探测距离与目标尺度、任务准则、俯仰角和方位角分辨力有关。将俯仰角分辨力和方位角分辨力的几何平均数设为常数，以此作为恒等探测距离折反射式周视系统的条件，并推导了相应的系统设计方法。数据仿真结果验证了恒等探测距离系统的可实现性，另外，也表明了所提方法不仅可以实现不同俯仰角下的相同探测距离，还可以通过合理的参数调节使得大部分视场范围内的探测距离优于传统圆锥曲面型折反射式周视系统的探测距离。

为保证星载成像光谱仪测量结果的准确性，设计了双巴比涅退偏器。首先利用电磁波理论及光波传输理论分析了双巴比涅退偏器的工作原理，接着根据偏振光在双折射晶体中的传播公式设计出适当的该退偏器的楔角，最后搭建一套偏振测试装置，对研制完成的双巴比涅退偏器的退偏性能进行测试。测试结果表明：该双巴比涅退偏器在-15～15 ℃入射角范围内具有较好的退偏性能。退偏器楔角选择6°时，能在不影响成像质量的前提下较好地对探测波段退偏，且退偏度不受方位角及频率的影响，退偏度优于99%。该退偏器具有退偏度高、透射比高、性能稳定、体积小等优点。由于测量系统误差，测量不确定度为0.00290。

理论上求解了高黏度流体表面波的色散方程，发现此类表面波随无量纲数Y值增大，存在一极值点Y≈0.145，跨越该点时表面波的弛豫特征由指数衰减转变为振荡衰减，同时流体表面波的色散方程也发生根本变化。为了验证上述推论的正确性，利用表面光散射法研究了温度在286.27~373.32 K范围内时高黏度流体邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)的弛豫特征和黏-温特性。结果表明：Y值随温度升高而减小，当Y<0.145时，表面波以指数形式衰减且不传播，此时黏度测量值与文献值的平均偏差不超过±1.5%；当Y>0.145时，表面波以振荡衰减形式传播，此时黏度测量值与文献值的平均偏差不超过±2%；当Y→0.145时，黏度测量偏差急剧增大，不能可靠地获得流体黏度。研究结果有助于认识高黏度流体表面波的弛豫特征，为利用表面光散射法精确、可靠地测量高黏度流体黏度奠定了基础。

实验测量了不同厚度的泡沫镍在0.4~2.2 μm波长的法向-半球反射率/透射率，采用蒙特卡罗法对泡沫镍的计算机断层扫描结构进行孔隙尺度辐射传输建模，对比研究了泡沫镍辐射特性随入射光谱和样品厚度的变化，计算得到了泡沫镍辐射特性的孔隙尺度分布特征。结果表明：所建立的泡沫镍孔隙尺度辐射传输模型在计算其光谱辐射特性方面具有正确性。波长增长，吸收率逐渐降低，反射率逐渐升高；样品厚度增加，吸收率逐渐升高并趋于稳定，透射率逐渐降低至0。孔隙尺度辐射特性分布强烈依赖于局部纹理结构，波长1.5 μm时，泡沫孔隙中的平均吸收率是肋筋上的1.5倍，而肋筋上的平均反射率则达到孔隙中平均反射率的3.7倍。

针对利用稀疏表示进行高光谱图像异常目标检测效率不高的问题，基于高光谱图像成像原理和图像结构，充分利用高光谱图像的空间特性和光谱特性，并在它们之间建立协同处理机制，提出了联合空间预处理与谱聚类的协同稀疏高光谱图像异常目标检测算法。该算法首先对高光谱图像空间特性进行分析，并结合光谱特性进行空间预处理，使得处理后的高光谱图像更易于异常目标的检测；利用建立在谱图划分思想基础上的谱聚类方法进行波段子集划分，谱聚类方法具有收敛于全局最优解、聚类速度快的特点；利用提出的新的空间和光谱协同稀疏差异指数方法对每个子集进行异常目标检测，该协同稀疏方式充分考虑了高光谱图像的空间特性和光谱特性，通过对每个波段子集检测结果进行叠加，得到最终异常检测结果。利用真实的AVIRIS高光谱图像和合成的高光谱图像对算法进行仿真实验和结果分析，结果表明该算法具有稳健性，同时检测精度高，虚警率低。

为了提高建筑物提取的自动化程度和精度，提出了一种以分割-分类-优化为主线、利用偏移阴影分析的建筑物全自动提取方法。首先，采用面向对象的多尺度分割方法进行影像初分割；然后，结合支持向量机(SVM)分类，将分割结果分为阴影、植被、建筑物、裸地四大类并提取初始结果；最后，利用相交边界阴影比率准确地验证了建筑物的存在，剔除了无阴影的非建筑物干扰，获取了最终结果。大量的实验结果验证了该方法的有效性，自动化程度得到明显提高。该方法完整度达到85%以上，正确率和综合分数F1均达到90%以上，且仅需要可见光波段影像数据，适用范围广。

利用10个方程对拉曼激光雷达系统获得的原始数据进行标定，进而反演温度，并分别与同时刻、同有效对等高度层的标准温度进行定性对比。选取50组样本，从定量分析(相似性评判、相差性评判，以及综合评判)角度，通过权重系数筛选、误差诊断以及标准化处理等手段对这些样本开展特征统计，筛选出每一级的质量评判参数与分析方法。所获取的各级评判标准均基于较大量样本库，可以较好地代表激光雷达测温的平均性能。实验样本库之外的实时探测样本检验表明，综合多级质量控制技术可有效地描述雷达测温数据的优劣；在不同天气背景下激光雷达的测温效果存在差异。

研制了一台利用大气后向散射信号探测NO2浓度廓线的差分吸收激光雷达(DIAL)。用两台Nd∶YAG激光器分别抽运两台染料激光器，获得测量大气NO2浓度所需的波长分别为λon和λoff的两束激光，通过数据反演获得NO2浓度的水平和垂直分布。实验结果表明，淮南大气科学研究院内大气垂直高度0.4~3.0 km范围内的NO2体积分数在0~2.5×10-8范围内波动，水平距离0.4~3.0 km范围内的NO2体积分数在0~3.0×10-8范围内波动。

海上漂浮绿潮生物量的估算对实现绿潮处置资源高效配置、提高应急处置效率具有重要意义。利用现场实验获取的漂浮绿潮单位面积生物量及其地物反射光谱数据，分析了漂浮绿潮光谱特征和多种光谱指数与单位面积生物量之间的响应关系，基于此构建并验证了漂浮绿潮生物量估算模型。结果显示漂浮绿潮近红外波段反射率与单位面积生物量之间存在强相关关系(相关系数R≈0.8)；光谱指数以及960 nm反射峰和1060 nm吸收峰峰值与漂浮绿潮单位面积生物量显著相关(R>0.7)；基于R960/R670和R1060/R670(R670，R960，R1060分别为670,960,1060 nm处的反射率)构建的漂浮绿潮生物量指数估算模型具有较高的精度(R2≈0.9，相对误差RPE≈27%)。研究结果为利用遥感技术实现海面漂浮绿潮生物量估算提供了参考。

利用介质阻挡放电装置在大气压下产生了稳定的氩气等离子体羽，利用示波器对等离子体羽的外加电压、电流和发光信号进行了记录。光学诊断结果表明，等离子体羽由高速运动的等离子体子弹组成。基于碰撞辐射模型，利用300~800 nm范围的光学发射谱诊断了等离子体羽的电子密度。结果表明，电子密度随外加电压和气体流量的增大而增大，随驱动频率的增大而减小。利用光谱法对等离子体羽的振动温度和转动温度进行了研究，发现其振动温度和转动温度均随外加电压和气体流量的增大而升高，随驱动频率的增大而降低。通过分析放电电场，对以上现象进行了定性解释。

多普勒非对称空间外差干涉仪可用来探测氧气大气带气辉谱线的多普勒频移，进而反演中高层大气的风速。由风速变化引起的干涉条纹相位频移十分微小，而由系统误差导致的绝对相位漂移会严重影响风速反演精度。双臂式干涉仪与单臂式不同，除受扩视场棱镜和光栅影响之外，用于产生光程差的空气隔片的热膨胀也会影响干涉图的绝对相位。通过实测和仿真计算不同温度下的绝对相位漂移，分析了绝对相位漂移的原因。在此基础上，提出了一种绝对相位漂移校正方法，通过求零风速和某一给定风速下两条线性相位拟合曲线之间的距离，校正温度引起的绝对相位漂移，从而准确反演风速。结果表明，仿真分析与实测的绝对相位漂移具有较好的一致性。校正绝对相位漂移后反演的风速误差为3.5 m/s，与校正前相比风速反演误差得到了极大的改善。

将波长为1064 nm的纳秒Nd∶YAG脉冲激光聚焦在单层Al膜上，诱导其产生等离子体闪光，模拟计算了等离子体闪光的点燃时间(tm)，分别得到了tm与激光波长、入射激光能量、聚焦光斑半径、脉宽等激光作用参数的关系曲线，研究分析了薄膜材料、薄膜表面杂质和缺陷对tm大小的影响。结果表明，激光聚焦光斑和脉宽越大，tm就越大；激光波长和入射激光能量越大，tm越小；薄膜材料电离能越小,tm越小；薄膜表面存在杂质和缺陷时，tm变小。这些结果对关于激光维持燃烧波和爆轰波的产生机制的研究提供了一定的参考。

我国将在南极建设2.5 m光学红外望远镜KDUST，为了解决镜面结霜问题，提出了氧化铟锡(ITO)薄膜加热的防霜方法。利用该方法，密封透射结构的南极巡天望远镜(AST)已经成功地应用于南极冰穹A。讨论了ITO薄膜集成于反射膜系用于防霜的可行性、防霜反射镜的制备工艺以及防霜反射镜在不同加热功率下的面形变化情况。实验结果表明，集成了ITO薄膜的反射镜具有防霜功能且对镜面面形的影响较小，有望应用于南极大型反射式望远镜系统中。

吸收光栅是X射线相衬成像系统的关键器件，铋吸收光栅由于其制作成本低廉且适于在普通实验室开展制作而受到青睐。提出了一种针对铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的定量计算方法，通过建立模型，数值计算了不同铋层厚度的吸收光栅所对应的叠栅条纹对比度，并比较了π和π/2相位光栅两种情形下的结果。结果显示，随着吸收光栅铋层厚度的增加，条纹对比度逐渐增加，当源光栅和分析光栅的铋层厚度分别达到150 μm和110 μm时，利用π相位光栅在40 kV管电压下其条纹对比度可达48%，60 kV管电压下其条纹对比度只能达到22%。而在两个吸收光栅铋层厚度相同的情况下，采用π/2相位光栅所得条纹对比度略优于π相位光栅的结果。对铋光栅X射线相衬成像条纹对比度的计算分析，可作为X射线相衬成像系统设计的参考依据，推动该成像技术走向实用化。