包层光剥离器（CLS）是保证高功率全光纤激光器稳定性与光束质量的核心器件，有效剥除包层光是光纤激光器全光纤化、工程化的重要步骤。详细阐述了CLS制备技术的研究现状，并将其分为基于折射效应、吸收效应、散射效应3种CLS制备技术，分析了各种CLS制备技术的特点。该研究为未来可实现低温升系数、高衰减系数的高功率CLS制备技术提供了参考。

类噪声脉冲(NLP)是锁模激光器在一定条件下生成的一种特殊脉冲，具有能量高、脉宽宽、相干性低等特点。近年来，由于稀土元素掺杂技术、锁模技术和光纤放大技术的不断发展以及抽运能量的不断提升，类噪声脉冲光纤激光器得到了迅速发展。基于此，描述了使用不同锁模技术、工作在不同色散区的类噪声脉冲光纤激光器。依据其脉冲产生机理、脉冲光学性质等特点进行分类叙述，综述了国内外这一领域的研究现状及进展。最后，对近年来类噪声脉冲激光器在生产实践中的具体应用进行了简要阐述。

量子点材料因其独特的发光特性，在显示和固态照明领域具有极高的应用价值。相比于传统显示器件，量子点发光二极管(QLED)具有高的稳定性、良好溶液可加工性和高色彩饱和度等优势，因而其成为新一代显示技术的核心器件。介绍了QLED的构成、工作机理及研究进展，并指出了其在中国显示行业的应用现状与前景。

追踪了由远场光电探测器采样宽度限制引入的量化噪声在算法实现过程中的传递，分析了其对算法在波前像差校正中的效果和收敛速度产生影响的原因。根据斯特列尔比值(SR)的变化，提出了一种基于动态区域提取的模式复原算法，并利用18阶和33阶Zernike多项式模拟得到的符合Kolmogrove大气湍流功率谱的波前对该算法进行数值计算。计算结果表明：采用动态区域提取的复原算法校正波前像差，在12位相机采样宽度和33阶初始像差情况下，算法经31次迭代后收敛，波前复原残差均方根为0.058λ(λ为波长)，SR达0.9以上。该算法减小了量化噪声的影响，无波前传感自适应光学系统的收敛速度和校正效果得到显著提高。

大气中的分子和气溶胶对紫外光具有强烈的散射作用，因此紫外光在大气中可实现非视距传输。在紫外探测中,收发端的距离较近，为了研究探测过程中紫外光的传输特性，通过蒙特卡罗方法建立多次散射模型，并采用指向概率法对模型进行优化。在收发端轴线共面以及非共面的情况下，对探测到的脉冲响应以及能量密度进行仿真分析，并针对不同大气条件进行仿真。仿真结果表明：紫外激光探测与远距离目标探测不同，偏转角对近距离目标探测的影响较大；在散射系数和吸收系数较大时，收发端距离较近目标的回波信号较强。由仿真结果可以得到紫外光在大气中的传输特性，为今后紫外激光探测的具体设计提供了理论依据。

利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式得到了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强表达式,通过数值计算研究了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强特性。研究表明：均方温度耗散率χT较大、单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε较小或者温度和盐度波动的相对强度w较大时，海洋湍流对光束的扩展影响较大；χT较小、ε较大或者w较小时，海洋湍流对光束的扩展影响较小；光束的相干长度越小，或者球差越大，光束越扩散。光束在海洋中传输时，球差参数对光束扩散的影响明显小于海洋参数对光束扩散的影响。

在已有实验的基础上，从理论上研究了一维超冷玻色-爱因斯坦凝聚原子团横向穿越高斯型红(蓝)失谐光场后产生的位置超前(滞后)与聚焦(散焦)效应，重点考虑了加速度场、外加高斯光场与原子的偶极作用势和原子间s-波散射碰撞作用势，并分析比较了在这三种机制的相互竞争且共同作用下，探测原子波包的位置和高度变化。加速度场仅影响波包位置，并不引起形变，原子间的强相互吸引作用可导致波包剧烈形变，甚至崩塌，而排斥作用会加快波包扩散。数值模拟结果与文献实验结果在红失谐光场下十分吻合；通过数值模拟还得到了蓝失谐光场下的理论预测结果。研究结果为今后实验研究光与原子相干操控提供了可行性方案。

介绍了非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的结构及制作方法。通过Matlab仿真研究不同腔长及反射率对非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器干涉谱的影响，建立了非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的温度传感模型。对不同腔长及不同反射率的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器进行温度对比实验。结果表明，短腔的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器的温度灵敏度高；镀钯金膜的非本征光纤法布里-珀罗干涉传感器可较好地避免温度对其干涉谱的影响，具有温度补偿的作用。

为了研究在大气湍流闪烁效应以及瞄准误差共同作用下空间相干光通信系统的中断概率，基于指数韦伯大气湍流衰减信道，建立了基于平衡探测的相干光通信系统模型，给出了系统受大气湍流闪烁效应和瞄准误差影响下信道衰减的概率密度函数，并推导了系统中断概率的闭合表达式。通过数值仿真，分析了湍流强度、波束宽度、抖动偏差对系统中断概率的影响。结果表明:系统中断概率会随着湍流强度的增强和归一化信噪比的降低而增大；当归一化信噪比大于14 dB时,可以通过增大波束宽度降低系统中断概率；当抖动偏差大于2时，增大归一化信噪比并不能有效降低系统中断概率。由基于此模型的仿真分析结论可知，选取合适的波束宽度和抖动偏差能降低系统的中断概率,并提高系统的稳定性。

为实现基于液晶空间光调制器的非机械式光束智能控制，利用像素个数为1920×1080的硅基液晶空间光调制器搭建了一个实验系统。该系统能在空间内实现大角度、高衍射效率、连续指向的单光束，同时还可将入射光分成2、3、4、5束并单独控制每个分光束的偏转角度。介绍了空间光调制器的相位调制原理、理论模型，验证了光束偏转控制及分光束功能，分析测试系统的光路及原理，最后对实验结果进行总结并提出建议与展望。

光学显微数码成像系统中，光学退化是影响图像质量的重要因素。结合物镜测试，提出了一种结合分视场点扩散函数估计的梯度约束显微图像复原方法，并应用于显微镜以形成质量提升系统。通过物镜调制传递函数测试，分视场计算获取点扩散函数；引入零阶范数梯度约束作为正则化项，设计基于该约束的快速复原方法；并采用渐变加权拼接方法实现分视场复原结果的无缝拼接。对不同物镜下的显微图像进行了复原测试，并采用评价方法进行评估。结果表明，本文方法给出的显微图像复原效果好、运行速度快，对尺寸为2048 pixel×1536 pixel的图像只需1.62 s，适用于显微成像系统。

为了保证定位的速度和准确率，采用2016年在目标检测领域取得最佳检测效果的YOLO v2网络制作了以明显特征的地物作为目标区域的目标检测数据集。通过目标框维度聚类、分类网络预训练、多尺度检测训练及更改候选框的筛选规则等方法改进YOLO v2网络，使其更好地适应定位任务。能够将无人机实时获取的航拍图像定位到目标区域，并通过投影关系进行坐标转换得到无人机的经纬度。结果表明：该方法效果较为理想，在航拍图像的目标区域检测任务中检测网络的平均准确率提高到79.5%；在包含目标区域的航拍图像中，经模拟飞行的仿真实验验证，其网络定位准确率大于84%。

可见光红外图像融合技术对于提升成像区域的信息丰富程度具有重要意义。提出了一种基于多尺度分解和显著性区域提取的可见光红外图像融合算法。利用边缘保持的图像平滑算法，构建了多尺度图像分解框架，将图像分解为不同尺度的基础层图像和若干细节层图像，同时结合导向滤波器，在每个分解图层实施显著性区域提取。通过加权重建进行融合信息的视觉增强，得到最终的融合结果。针对不同融合算法和图像库开展了主客观评价对比实验，结果表明：所提出的算法具有较好的主客观评价结果，算法融合效果表现优异，适用性较好。

偏度和峰度能够较好地表达高光谱图像的非高斯性，突出目标、纹理等异常信息，很好地应用于波段选择。为了更好地突出局部异常信息，在全局联合偏度-峰度指数模型基础上，提出了局部偏度-峰度的高光谱图像波段选择方法。利用全局联合偏度-峰度指数对原始图像进行波段子空间划分，然后选择适当大小的模板窗口，计算窗口内的局部联合偏度-峰度指数，并以此方法遍历所有波段，求出累积局部联合偏度-峰度指数，最后进行波段选择。波段选择结果表明，局部联合偏度-峰度指数方法所选择波段分布更加广泛，效果更好。异常检测实验结果和融合结果表明，本文方法所得图像在客观指标评价中具有较大优势。

与以往两类单帧图像的超分辨率重建方法相比，卷积神经网络超分辨率(SRCNN)技术以其端对端的映射架构大幅提高了运行效率与复原精准度，然而网络的层数限制以及收敛性能使得部分图像的恢复效果不及基于样例的重建方法。针对网络优化问题，提出了一种将粒子群优化(PSO)算法与SRCNN相结合的方法，利用PSO算法对网络权重进行初始化，同时结合梯度下降(GD)算法对权值进行修正，使得PSO算法的全局搜索能力与GD算法的局部寻优能力相融合。分别对set5、set14数据集和雾霾天气下模糊图片进行对比实验，结果表明，所提算法不仅能以较少参数来获得较高性能的网络，其重建效果优于已有的4种算法，而且对边缘的锐化能力更强。

提出了两种基于主成分分析与局部二值模式的高光谱图像分类算法。利用主成分分析去除高光谱图像的谱间冗余信息，对降维后的图像利用局部二值模式进行空间纹理特征分析，采用稀疏表示分类和支持向量机分别对提取的特征进行分类。其通过将主成分分析与局部二值模式相结合对高光谱图像进行特征提取，保证了高光谱图像的谱间冗余的有效去除，同时保护了高光谱图像的空间局部邻域信息，因此，此类算法不但能充分挖掘高光谱图像的谱间-空间特征，在较大程度上提高分类精度和Kappa系数，而且在高斯噪声环境中和小样本情况下也具有良好的分类性能。

为了提高红外弱小目标的检测效果，提出了一种改进粒子群算法。首先基于高斯分布吸引因子对量子行为粒子群算法进行优化，通过logistic混沌对粒子群映射寻优，避免了进化后期陷入局部最优；接着利用粒子群平均欧氏距离确定的多样性来保证后期混沌量子行为粒子群优化算法的可靠进行；最后在最小均方差准则下对红外弱小目标进行检测，修正预测权值，保证检测的有效性。实验仿真结果表明，本文算法对红外弱小目标的检测效果清晰，信噪比最大，算法的检测概率和虚警概率较好。

在太赫兹离轴数字全息中，因其记录及再现距离较短，零级衍射会对再现像造成严重影响。利用三种图像质量客观评价指标，对2.52 THz离轴数字全息中使用复振幅复原法和拉普拉斯算子消零级方法得到的再现像进行了比较分析。以成像实验中的分辨率板为模型设计了仿真目标，根据实验获得的照明光和参考光的强度分布仿真了全息图，利用角谱法进行再现，最后对真实太赫兹数字全息图进行了相同的处理，所得结果与仿真结论基本吻合。复振幅复原法和拉普拉斯算子法均能很好的抑制零级衍射。相比拉普拉斯算子法，复振幅复原法的零级衍射亮度衰减率更高，再现像整体上峰值信噪比更高，在高分辨率的0.2 mm亮竖条纹区域具有更高的信噪比，图像质量更好。

压缩感知理论将信号采样和压缩同时进行，且采样频率远低于奈奎斯特频率，为低分辨率采样高分辨率成像提供了可能。为此，提出一种基于CCD图像传感器的压缩成像方法，利用CCD图像传感器模拟像素值串行输出不可重复使用的特点，对图像进行单次测量，构造半循环半随机测量矩阵对CCD图像传感器输出的模拟值进行压缩测量，基于增广拉格朗日法和交替方向法的最小全变分算法（TVAL3）算法解压缩重构图像。该成像方法测量矩阵的稀疏性较强，能较好地恢复原始图像，同时模拟/数字负担及量化编码的复杂度大大降低，成像系统结构简单，实用性强。仿真结果表明，所提成像算法重构的图像主客观质量较好。

基于海空红外图像提出了海空大气模型，分析并研究了大气环境对红外热成像系统成像的对比传递函数。以红外热成像系统为例，对海空大气模型中斜程路径的大气对比传递函数进行了计算，分析了观测距离、大气密度、目标海拔高度、大气程辐射、路径天顶角对大气对比传递函数的影响。实验结果表明，大气传输路径的观测距离、大气密度、大气程辐射、天顶角与大气对比传递函数成反比。该结果可以用于预估实际应用时大气对红外热成像系统的影响，为提高红外热成像系统的成像性能提供基础。

根据红外测温原理、薄膜等厚干涉模型及相关光学参数，在Al2O3、SiC、Si三种衬底上用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术制备10 μm GaN外延层的过程中，对940 nm单色测温、1550 nm单色测温、940 nm/1550 nm比色测温的发射率引起表观温度误差、真实温度与表观温度偏差进行理论比较。利用Si(111)衬底上制备InGaN/GaN多量子阱（MQW）蓝光发光二极管（LED）外延片过程的940 nm单色测温及940 nm/1550 nm比色测温结果，验证该建模及计算的正确性。研究结果表明：在500~1300 ℃，相同测温法在不同衬底间表观温度误差系数区别不大。相同衬底下，误差系数由小到大依次为：比色测温、940 nm单色测温、1550 nm单色测温。相同测温法在不同衬底间真实温度与表观温度偏差较大。相同衬底下，偏差结果由小到大依次为：比色测温、1550 nm单色测温、940 nm单色测温。该计算方法与结论可为红外测温设备的研发、不同衬底GaN基外延测温方法的选择提供借鉴与参考。

光压摄动模型是卫星动力学模型的主要误差源之一，定轨时是否考虑光压参数将影响轨道估计精度。在光压摄动的理论基础上，采用统计定轨方法，利用全球8个卫星激光测距(SLR)站观测值，对Jason-2卫星进行动力学定轨。采用内符合精度、外符合精度和重叠弧段比较三种评估手段，定量分析光压参数估计与否对轨道精度的影响。结果表明：三天估计一组光压参数计算的卫星轨道比不估计光压参数计算的卫星轨道的精度更高，且估计的轨道参数变化更平稳。

分析了两环光程不等对耦合双环谐振器透射谱的影响，并将其与单环谐振器的透射谱进行了比对，揭示了两环光程变化对结构传输特性影响的规律。分析结果表明，当两环光程不相等时，无论是否满足模式分裂条件，都会产生不对称的一窄一宽两个谐振峰，分别对应光在远离总线的环和靠近总线的环内的谐振。两个谐振峰的位置同时受两环之间耦合器的透射系数和两环光程偏离程度的影响。所研究的两环周长不相等的耦合双环谐振器的传输特性，可以为耦合双环谐振器的制作和传感应用提供理论指导。

设计一种新型的可产生高带宽混沌的面向蝶形封装的外腔半导体激光器，并在理论上研究了反馈率、注入电流比和载流子寿命对其动态特性的影响。数值仿真结果表明，调节反馈率或增加注入电流比时，该结构的输出光经历从稳定状态、准周期状态、混沌状态再到稳定状态的周期演化。增大注入电流比或减小载流子寿命时，外腔激光器的弛豫振荡频率增大。在大弛豫振荡频率和大外腔振荡频率下，能够生成有效带宽高达70 GHz的混沌。分析了这种高带宽混沌生成的机理，也为高速随机数的生成提供了新的熵源。此外，在弱光反馈下，尝试利用激光器的弛豫振荡来掩盖反馈的时延特征，并分析了时延对外腔振荡频率的影响。

基于0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板进行了脉冲激光填丝焊接实验，研究了激光单脉冲能量和离焦量对焊缝成形的影响规律。研究结果表明，单脉冲能量和离焦量主要影响脉冲激光焊接热输入量、光斑大小和激光空间分布，并且对焊缝成形的宏观形貌影响较大；随着热输入量的增大，焊缝上下熔宽增大，焊缝下余高和下接触角也增大；在一定离焦量范围内，激光光斑直径越大，焊缝熔宽越大；受激光空间分布的影响，负离焦时，焊缝上熔宽总是略大于下熔宽；在一定工艺条件下，可获得正余高可控的焊接接头及熔宽、余高和接触角均匀而熔宽较小的焊缝形貌；焊缝上下表面光滑、均匀，表现出半圆波浪条纹特征。

利用Nd∶YAG/Cr4+∶YAG键合晶体被动调Q和S波片得到亚纳秒径向偏振光。采用峰值功率为30 W、脉宽为120 μs、重复频率为1 kHz的脉冲半导体激光端面抽运方式，得到了脉冲宽度为878 ps、单脉冲能量为76.8 μJ的调Q激光脉冲输出，其重频不稳定性小于±0.003%，幅值不稳定性小于±3%。然后通过在键合晶体后插入偏振片和S波片的方式，得到纯度大于96%、单脉冲能量为27.5 μJ的亚纳秒径向偏振光。

在光声光谱测量中，常用光学斩波器对光源输出信号进行频率调制，但光学斩波器的使用会不可避免地增加系统噪声及系统成本。基于分布反馈激光器的可调谐特性，提出激光器双波长调制方法。利用光声光谱实验平台，结合光学斩波器调制激光系统进行检测甲烷气体灵敏度的实验。结果表明，光学斩波器对甲烷气体的检测灵敏度为52.3×10-6，而双波长调制激光系统的检测灵敏度可达40.2×10-6，该调制方法避免了光学斩波器的使用，减小了系统噪声，提高了系统灵敏度。

针对基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光纤激光器脉冲底座宽和脉冲能量小的问题展开研究，报道了一种基于线型腔结构的透/反复合双饱和吸收体(SA)被动锁模超短脉冲光纤激光器。通过增加透射式SA的方式，增加光脉冲在腔内的一次振荡周期过程中通过透射式SA的次数，提高了吸收体对光脉冲前后沿的吸收，摆脱了因SESAM调制深度较低对脉冲宽度和单脉冲能量的影响，降低了因抽运功率过大产生的色散和非线性效应对光脉冲的影响，进一步提高了单脉冲能量。最终与相同调制深度的反射式单SESAM结构相比，复合双SA锁模结构的脉冲宽度从776 fs缩短至732 fs，单脉冲能量从2.08 nJ提高到2.49 nJ。

为了研究激光喷丸（LP）对TC17钛合金疲劳强度的影响，采用两次LP工艺对TC17钛合金进行了强化处理，并使用升降法测试比较了LP前后材料的疲劳强度。结果显示，LP可在TC17钛合金表面形成深度为11.7 μm的微凹坑，产生的残余压应力为LP前的2.46倍。残余压应力的增大引起了裂纹源位置的变化及疲劳条带的细化，TC17钛合金的疲劳强度提高了3.9%。

为了解决板条激光器输出激光光束质量不高的问题，建立了激光在板条激光模块中沿“之”字形光路传输时的热致波前畸变模型。对热致波前畸变的分布特点进行了研究，并提出了一种减小热致波前畸变的方法。数值仿真结果表明，通过合理的光路设计，优化激光以同一角度两次进入板条介质时的位置偏移量，可以达到减小板条厚度方向上热致波前畸变的目的。

用常规激光重熔和添加纳米SiC颗粒后的激光重熔分别对等离子喷涂铁基WC涂层进行表面处理，采用扫描电子显微镜观察试样表面及截面的微观形貌，采用电镜附带的能谱仪对涂层与基体界面处的元素分布进行检测，采用X射线衍射仪对涂层的相成分进行分析，并对涂层表面的残余应力进行计算，最后利用显微硬度计测量了涂层不同深度处的显微硬度。结果表明：在激光重熔和纳米SiC的耦合作用下，涂层内的孔隙、裂纹等微观缺陷得以改善，CrSi2、Cr7C3等硬质合金相增加，并生成新相Fe2Si、CrSi；涂层表面的残余应力由363.4 MPa降低到158.6 MPa，显微硬度由631 HV提高到了1195 HV。

研究了激光切割碳纤维复合材料(CFRP)过程中碳纤维的铺设方向和树脂含量对激光能量传递方向以及切割质量的影响。根据复合材料混合定律设定材料物理参数，建立了碳纤维铺设角度为0°、45°、90°，树脂含量由30%增至50%的单层CFRP三维有限元模型。数值模拟结果表明，激光多向切割单层CFRP时，烧蚀前沿的能量传递方向由激光切割方向主导；随着纤维铺设角度的增大，传递方向的角度增大；稳定切割时能量传递主要沿纤维铺设方向。随着纤维铺设角度的增大，切缝倾角增大，表面碳纤维烧蚀宽度几乎不变，温度场变宽，最高温度降低。切割不同树脂含量单层CFRP时，热影响区宽度和最高温度随树脂含量的增加都呈近似线性变化。与试验结果相比，数值模拟结果中的表面碳纤维被烧蚀宽度的平均误差为10.66%，热影响区宽度的平均误差为13.09%。

大型激光装置具有结构复杂、设计与仿真模型众多以及数据多样等特点，并且设计与仿真结果通常使用不同的软件平台进行展示，没有形成统一的集成平台和数据可视化及交互系统。针对上述问题，提出了一种基于三维引擎Three.js和数据可视化库Vis.js的激光传输数值模拟数据三维可视化方法，并开发了相应的可视化系统。首先给出激光传输数值模拟数据三维可视化系统的体系结构，然后对功能模块的划分和关键算法进行设计，并给出系统的实现手段，最后对系统运行效果进行展示与总结。结果表明，所开发的系统可用于大型激光器激光传输结构设计结果和模拟数据的可视化，能有效改善激光驱动器光路设计和传输模拟的可视化效果。

选取了两种不同的合金粉末材料，采用激光熔覆技术，对内缸活塞杆表面进行了修复强化处理，对比分析了两种不同材料熔覆后的微组织、微硬度、耐腐蚀性和耐磨性，提出了两种不同熔覆材料修复的内缸活塞杆所适用的工作环境。研究结果表明，两种熔覆层材料均能有效提高内缸活塞杆表面的耐磨性、抗冲击性和抗腐蚀性。

在空气中和真空中，利用波长为1070 nm的连续（CW）激光辐照三结砷化镓（GaAs）太阳电池，通过测试激光辐照前后电池的电流-电压曲线，并利用激光诱导电流（LBIC）成像系统和X射线光电子能谱仪（XPS），研究了三结GaAs太阳电池的损伤情况。结果表明，当激光功率密度为8.4 W/cm2、辐照时间为10 s时，在空气中，底电池Ge熔融短路；在真空中，顶电池Ga0.5In0.5P和底电池Ge均发生短路，说明三结GaAs太阳电池的底电池最容易受到破坏，且电池在真空中比在空气中更容易受到损伤。该研究结果可为三结GaAs太阳电池的激光无线能量传输和损伤机理的研究提供一定的参考。

研究了一种采用蝶形液晶开关获得柱透镜式定向背光横向平顶光束的原理和方法，在广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的基础上，推导出以蝶形液晶开关单元为光源的光束经柱透镜后的衍射光场分布表达式；将蝶形液晶开关单元置于柱透镜的物方焦平面上，利用MATLAB编程模拟不同焦距柱透镜下的横向光场能量分布曲线，并分析了蝶形参数对横向光场能量分布的影响。结果表明，随着蝶形参数减小，横向衍射光场能量均匀度先增大后减小，存在一个蝶形参数值可使能量均匀度达到最大值。

动车底部闸瓦部位的螺栓，对列车整体制动系统起着关键作用。闸瓦部位螺栓的丢失，会给列车安全制动以及安全行驶带来严重威胁。以螺栓丢失故障检测为例，提出动车中零部件丢失故障的在线检测与识别算法，为动车重点部位的故障诊断进行针对性检测提供了一种指导方法。结合螺栓几何结构的特点，提出了一种基于图像Sobel梯度边缘的完备局部二进制模型特征提取算法，结合二值分类器的训练与学习，完成螺栓丢失故障的自动检测。结果表明，所提算法对复杂场景下螺栓丢失故障的识别有很强的稳健性，其检测效率和精度也很高，能够满足现场应用需求。

针对离散-连续能量最小化(DCEM)方法在复杂场景中对轨迹分段或身份标签互换无法有效处理的问题，提出一种改进的DCEM多目标跟踪方法。该方法通过提取被跟踪目标的多特征融合外观向量，利用不同目标间外观特征向量的欧氏距离设计轨迹的外观约束项，处理身份标签互换问题；通过计算相邻时空域内不同轨迹间的运动相似性和外观相似性，设计后处理过程，合并可能为同一轨迹的短轨迹，处理轨迹分段问题。实验结果表明，平均跟踪准确度提高3.6%，平均跟踪精度提高2.5%，并且身份标签互换和轨迹分段情况得到大幅改善，该方法具有更精确更稳定的跟踪能力。

针对点云配准时间长、收敛缓慢、对应点匹配易错等缺点，提出一种基于内部形态描述子（ISS）特征点结合改进迭代最近点(ICP)的点云配准算法。首先采用ISS算法进行点云特征提取，并以快速点特征直方图进行特征描述，然后通过采样一致性算法完成点云的初始配准，使两片不同角度点云获得一个相对较好的初始位姿，最后通过k维树近邻搜索法加速对应点对的查找，以提高点云ICP精细配准效率。实验结果表明，与传统配准算法相比，该算法配准精度高，而且执行速度快。

针对MATLAB标定工具箱的标定精度与所拍图像数量成正比的问题，即拍摄照片数量越多标定精度越高，提出了一种基于粒子群算法的摄像机内参数优化方法，从而达到拍摄少量图片也可以有较好精度的效果。首先摄像机从不同角度拍摄4张和20张标定板图片，利用MATLAB标定工具箱分别求取它们的内参数。然后根据标定点的实际坐标和反投影坐标建立目标函数，再由粒子群算法对标定箱求取的内参数进行优化。实验结果对比表明：与MATLAB标定工具箱相比，此方法能够在一定程度上提高少量标定板图片的标定精度。

提出了一种四层光热辐射模型，研究了编织碳纤维增强聚合物(CFRP)的热扩散系数。以玻璃碳为参考材料，标定了实验装置，完成了孔隙率为0~18.32%的14组CFRP样品的检测实验。构造了最小二乘目标函数，利用遗传算法求出了最优解，得到了不同孔隙率下的CFRP热扩散系数。结果表明，14组CFRP样品的热扩散系数为3.01×10-7~8.73×10-7 m2/s，且随着孔隙率的增大整体呈下降趋势；当孔隙率小于1.00%时，热扩散系数的下降趋势较明显，但当孔隙率大于1.00%后，下降速度趋于平缓。

分别采用液相外延瞬态法的两种不同模式--步冷法和超冷法生长了GaAs0.9Sb0.1薄膜。采用X射线衍射谱、扫描电镜、拉曼光谱仪研究了GaAs0.9Sb0.1薄膜的晶体结构、截面形貌和发光性能等。研究结果表明：与超冷法相比，步冷法生长外延薄膜的速率更加缓慢，但薄膜晶体结构的质量更高、界面更平滑；两种不同液相外延模式生长的GaAs0.9Sb0.1薄膜的光致发光性能差别不大。

提出一种介质环型三重晶格光子晶体结构，并研究了其完全带隙。利用Rsoft软件研究了各参数对完全带隙的影响规律，进而优化了介质环型结构。结果表明，随着介质环介电常数的增大,光子晶体完全带隙先增大后减小；随着介质环内径和外径的比值增大，完全带隙先增大后减小。当介质环的介电常数为14.71，内径和外径的比值为0.42时，获得的最大完全带隙为0.168。

为了比较喉癌组织及癌旁组织拉曼光谱的差别，得出其各自的特点和规律，建立了喉癌诊断模型；收集2014年10月-2015年8月在中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科进行手术切除的54例喉癌样本和56例癌旁样本，样本统一处理后进行拉曼光谱检测，收集原始光谱数据进行预处理和统计学分析。结果表明：喉癌组织比癌旁组织的的平均拉曼光谱强度更大，且喉癌组织存在稳定的拉曼峰群；喉癌组与癌旁组的t检验结果显示，在波数为150~1859 cm-1、1864~1872 cm-1、1890~1898.5 cm-1、1900~1924 cm-1、1964~1968 cm-1、1993~1998.5 cm-1和2010.5~3476 cm-1的波段内，两组样本有统计学差异（显著性水平p＜0.05）；利用主成分分析-线性判别分析（PCA-LDA）法选取差异波段进行分析，提取3个显著性差异主成分，将其作为LDA的输入，计算判别函数系数，并建立判别模型，判别模型对样本的预测具有较好的特异度和灵敏度，分别为80.4%和87.0%；利用受试者工作特征（ROC）曲线法对喉癌诊断模型进行评价，曲线下面积为0.877；喉癌组织和癌旁组织的拉曼光谱存在较明显且稳定的差异，利用多元统计分析的方法建立的判别模型具有较好的可靠性；拉曼光谱具有在分子水平上为喉癌提供无损、实时诊断与检测的潜能。

运用交替隐式光束传输法研究了异相和同相四极光束在自聚焦光诱导的四方晶格中的传输特性。给出了异相和同相四极光束在连续均匀介质、自聚焦介质和自聚焦光诱导的光子晶格中的动态演化。在均匀介质中传输时，异相四极光束发生线性衍射，峰值强度逐渐变小，光束间相互排斥，峰值间距变大；而同相四极光束先各自衍射，而后聚合为单束光，峰值幅度先减小后增加，继续向前传输，光束衍射，峰值递减。引入自聚焦光折变介质后，异相四极光束发生自聚焦现象，且相互分离现象更加明显；而同相四极光束相互吸引融合为单束光，能量几乎全部汇聚到晶格中心点。引入自聚焦光诱导光子晶格后，异相四极光束一定条件下能形成稳定传输的异相四极孤子，其对角波峰相位相同，相邻波峰相位差为π；而同相四极光束在一定的条件下能形成局域的同相四极孤子，其波峰相位均相同。

设计渐进多焦点眼用镜片(PAL)的轮廓线u以得到近用区可视范围广且渐变通道长度变短的渐进多焦点眼用镜片。对渐进多焦点眼用镜片采取对称设计，设置子午线上u的变化曲线作为拉普拉斯方程的边界条件，并给出边界条件的具体形式。结合自然边界条件，运用分离变量法和傅里叶变换法求解拉普拉斯方程的解析解。设计实例表明：该设计方法不仅能使渐进多焦点眼用镜片拥有宽阔的近用区可视范围，还能使渐进多焦点眼用镜片的渐变通道变短。将设计数据进行实际加工，并对加工获得的渐进多焦点眼用镜片进行测试分析，结果表明设计与实际测试结果基本相符。

根据显微镜照明系统的特点，设计了一款适用于裂隙灯显微镜的科勒照明系统，以实现对眼球的照明与检测。将照明系统分为集光镜与聚光镜两部分，集光镜选用三片式结构，聚光镜选用双胶合结构；根据显微镜照明系统要求，利用最小球差公式求解得到集光镜的初始结构，并用光学设计软件Zemax进行优化设计；将聚光镜添加到光路中，进行整体优化，利用TracePro软件对接收面的光照均匀度进行模拟仿真。整个科勒照明光路总长280 mm，可变光阑面距离集光镜20 mm，距离聚光镜142 mm，工作距离95 mm，接收面光照度在水平方向上均匀度达到93.9%，在垂轴方向上达到92.5%，光斑边缘光滑，清晰分明。该照明系统整体结构简单，其性能很好地满足了整机要求。

基于能量守恒定律和网格划分法，设计了一款用于超薄直下式发光二极管（LED）平板灯的大角度透镜。以朗伯型发光LED在高度为96 mm下的目标面照度分布作为期望照度分布，对大角度LED透镜进行反馈优化，使其在高度为25 mm的目标面上就形成具有期望照度分布的光场。为探究优化后的大角度LED透镜对直下式LED平板灯的厚度减薄程度，将目标面高度分别设为20，25，30 mm，方形LED阵列的间距分别设为96，82，75 mm，利用LightTools软件模拟分析了直下式LED平板灯的目标面照度均匀度。研究结果表明，当目标面高度为25 mm、方形LED阵列的间距为82 mm时，目标面上的照度均匀度最好，其值(照度最小值除以照度最大值)达至0.8756，符合国家LED室内照明应用技术要求。

提出一种多向平行分光透镜的自由曲面组合设计方法，可适用于广义朗伯分布的发光二极管（LED）光源，实现任意多向的平行分光。设计了应用于雨量传感器的透镜，在不增加光源的前提下，增加出射的光线路径数量，透镜体积小、光效利用率高，增大了传感器的光学探测区域，可为相关的光电器件的设计与优化提供便利。理论计算和建模仿真进一步证明了此方案的可行性和有效性。

干涉显微物镜是干涉测量显微镜的关键部件，在微纳表面三维形貌测量中应用广泛。设计了一款无限远共轭大倍率Mirau干涉显微物镜，其放大倍率为50×，数值孔径为0.5。基于系统长工作距的特性，干涉物镜采用反远距物镜结构。根据二级光谱理论，分析了干涉物镜的二级色差校正，合理选择了玻璃材料和初始结构。利用光学设计软件Code-V进行系统优化设计，设计结果表明，光学系统全视场范围内在800 lp/mm处的调制传递函数大于0.3，其他各项指标满足设计要求。通过非序列模式建模对所设计的干涉物镜进行光线追迹，仿真分析得到清晰的牛顿环干涉图，结果验证了设计的合理性。

光伏组件发电特性对优化光伏发电系统的发电效率具有重要意义。常见的光伏组件发电特性由理论仿真得到，其与实际应用有一定差距。采用光照传感器、温度传感器采集环境参数，采用电流计、电压计检测光生电流、反向截止电流、开路电压等参数，建立了光伏组件发电特性计算模型，实现了光伏组件的发电特性精确测试，得到不同环境参数下输出电压-输出电流、输出功率-输出电压的发电特性曲线。仿真和工程测试证明，基于上述特性曲线的光伏发电系统在进行最大功率控制时能够取得较好的效果，与理论值的误差小于1%。

设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导，研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明，当石墨烯的化学势为0.7 eV、波导脊宽度和脊高度均为1000 nm时，介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55 μm，传播长度达到43.47 mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求，也为纳米器件的长距离传输提供了可能。

基于在石墨烯片两端外加正负电压构成PN结的方法, 通过调节门电压和偏压，研究了光电导和光吸收与外加电压、无序展宽以及温度之间的关系。研究结果表明，石墨烯光电导在太赫兹区出现了负值，光的透射率增大。在太赫兹区，光电导单调依赖于外偏压和无序展宽，而对温度表现出复杂的依赖关系。在外电压一定的条件下，通过选择合适的温度，可增大光的透射率。该研究结论为石墨烯在太赫兹区的应用提供了理论参考。

针对地震滑坡灾害应急响应的高时效性要求，提出了一种基于灾后高分辨率遥感影像的地震滑坡体自动提取算法。该算法综合利用了高分辨率遥感影像的光谱、形状和纹理等特征，基于多特征阈值分层次逐步剔除干扰地物，实现了地震滑坡体的自动提取。涉及到的特征参量阈值均采用改进的Otsu算法自动确定。在利用2008年汶川地震后ADS40航空遥感影像自动提取滑坡的实验中，所提算法的滑坡个数正确提取率超过70%，面积正确提取率超过80%。对于10000 row×10000 column的ADS40影像，算法执行时间低于1 min。相较于传统的人机交互目视解译方法，该算法的自动化程度高、滑坡提取速度快，滑坡识别精度可以满足地震灾害应急要求。

受扫描仪到扫描物体的激光测距值、激光入射角、大气衰减等因素的影响，相同目标的激光强度存在较大偏差。从激光雷达测距方程出发，分别对激光强度的距离效应和角度效应进行改正。激光强度与激光入射角的余弦大致呈线性关系，但激光强度的距离效应较为复杂，激光强度总体上不与距离的平方呈反比，因此提出了一种利用分段多项式模型来消除激光强度距离效应的方法。实验表明，提出的改正模型能对点云激光强度进行有效补偿，通过将激光强度分别进行角度改正和距离改正，能够有效消除由距离和入射角引起的强度偏差，使同类物体的激光强度趋于一致。

为了研究陕北地区毛乌素沙地中砒砂岩与沙复配土颗粒的胶结作用力，将砒砂岩与沙按不同的体积比配制复配土，采用拉曼光谱仪测试复配土粉末的拉曼光谱；根据复配土中化学成分SiO2在拉曼位移为464 cm-1处的特征峰峰位随砒砂岩含量的变化，研究了土体颗粒胶结作用力的变化。结果表明：沙的峰位为464.5 cm-1，随着砒砂岩含量增加，峰位逐渐减小；这是因为沙中砒砂岩的添加使得砒砂岩中的小颗粒占据了沙中部分大颗粒的位置，颗粒间的距离变大，颗粒间相互牵引而产生拉应力，从而导致拉曼特征峰红移；当砒砂岩与沙的体积比为1∶1时，峰位减小到463.6 cm-1；当砒砂岩与沙的体积比为7∶5时，土体结构发生坍塌，变得紧实，土体颗粒之间产生了压应力，导致峰位突然增大到464.2 cm-1，之后土体结构趋于稳定；随着砒砂岩含量进一步增加，仍有砒砂岩小颗粒对沙大颗粒的置换作用，导致拉应力逐渐明显，峰位不断减小，当复配土为全砒砂岩时峰位为463.1 cm-1。实验结果证实了可将SiO2分子拉曼光谱特征峰峰位的移动用于研究复配土颗粒间的胶结作用力。

在正面光照和背面光照两种条件下，利用半导体器件仿真软件分析了单元电池宽度对产业化P型双面单晶硅太阳电池电学性能的影响。为进一步提高双面太阳电池光电转换效率，对单元电池宽度进行了优化。仿真结果表明，在正、背面光照条件下，随着单元电池宽度的增大，双面电池短路电流密度均增大；当单元电池宽度较小时，正、背面短路电流密度增大较迅速。随着单元电池宽度的增大，正、背面开路电压均增大，而正、背面填充因子先增大后减小。当正、背面入射光强一定时，存在最优的单元电池宽度，使得双面太阳电池转换效率达到最大值。随着单元电池宽度的增大，正面和背面光电转换效率均先增大后减小，但正、背面光照条件下的最优单元宽度不同。当单元电池宽度一定时，存在最优的正、背面栅电极间距。

采用光刻技术、刻蚀技术和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，在线阵掩模微结构表面沉积了SiO2和Si3N4薄膜，研究了线阵掩模的宽度和厚度,以及薄膜的厚度和沉积速率对SiO2和Si3N4薄膜复形性的影响，制备得到了具有良好微结构形貌的微结构滤光片阵列。结果表明，薄膜沉积速率越大，薄膜的复形性越好；掩模厚度和薄膜沉积厚度的增加会导致薄膜的复形性变差；SiO2薄膜的复形性优于Si3N4薄膜的。

利用磁控溅射法，在不同工作压强下制备了氧化钨(WO3)薄膜，研究了工作压强对WO3膜层微观结构的调控作用，并研究了WO3膜层微观结构对其电致变色性能的影响。研究结果表明，制备的WO3薄膜属于非晶相，表面呈峰状结构；随着工作压强的增大，WO3薄膜膜层微观结构变疏松，电致变色响应时间和循环寿命均减短；在最佳膜层微观结构下，WO3薄膜光学密度可达0.64，循环寿命达1500周。

采用原子层沉积技术，以Al(CH3)3为铝的前驱体，分别以TiCl4和四(二甲基氨基)钛(TDMAT)为钛的前驱体制备了两种TiAlC薄膜，并对比分析了它们的薄膜性能。结果表明，这两种薄膜均存在不同程度的自然氧化；以TDMAT为前驱体制备的膜层的光学带隙有两个值，分别是0.68 eV和2.00 eV,而以TiCl4为前驱体制备的薄膜的光学带隙为0.61 eV，前者的平均透射率、沉积速率、电阻率及表面粗糙度均高于后者的，但前者的厚度均匀性较差；以TiCl4为前驱体制备的薄膜为无定形结构，而在以TDMAT为前驱体制备的薄膜中出现了TiN晶体；相对于有机化合物TDMAT而言，无机化合物TiCl4更适合作为制备TiAlC栅介质材料的前驱体。

根据项目研究目标，将研究内容细分为3个方面：1) 在红外多光谱检测原理的基础上，建立飞机表面残冰的反射模型，对不同飞机蒙皮材料及涂装下形成的残冰反射特性进行研究；2) 针对残冰的反射特性，对其红外多光谱图像进行分析，研究飞机表面残冰的识别与检测技术；3) 为提高检测精度与检测灵敏度，研究不同飞机涂装的反射特性以及不同检测环境条件下的红外辐射影响。