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超声成像检测技术具有检测结果直观等优势，是无损检测领域未来的主要发展方向之一。相比传统超声检测方式，激光超声因具有非接触式的特点成为重要检测手段。时间反转成像法可实现时间和空间的自适应聚焦，在非均匀介质中对目标的定位和检测具有广阔前景。本文介绍了以时间反转法为主的几种典型超声成像方法，对比分析不同成像算法的结果，介绍了超声成像领域常用仿真软件，以激光超声为切入点对比常规超声给出了现代超声检测技术和国内外先进的工业超声成像检测仪器设备概况，并对未来的成像检测技术进行了简要分析和展望。

为了精确评价纱线疵点的种类与个数,提出了一种融合空间模糊C-均值(FCM)聚类的纱线疵点检测算法。首先利用融合空间FCM聚类算法提取纱线条干;然后对纱线条干进行形态学开运算处理,以获取精确的纱线条干,并利用条干上下边缘点之间的像素个数计算纱线的直径与平均直径;最后根据纱线疵点标准判定纱线疵点的种类与个数。为了验证本算法的有效性和准确性,对多种不同线密度的纯棉纱线进行测试,并将测试结果与电容性纱疵分级仪的检测结果进行对比。结果表明,本算法与电容性的检测结果一致性较好,且价格低廉,不易受环境温度、湿度等因素的影响。

针对目前数码印花过程中颜色空间转换方法无法适应织物多样性引起的色差问题，提出一种改进的正则化极限学习机算法，实现L*a*b*到CMYK颜色空间快速灵活转换。首先，选用PANTONE纺织TCX色卡作为实验的样本数据，随机选取800个色块，这些色块的L*a*b*值作为输入，对应的C、M、Y、K值分别作为输出，训练网络，建立一个非线性映射，并根据岭回归模型的岭迹图观察法得出最优正则化惩罚系数，优化模型；随后，在TCX色卡剩余的色块中再随机选出100个色块作为模型的测试样本进行测试验证；实验结果表明，本文提出的方法具有较高的转换精度和效率，最小转换色差为0.221，最大转换色差为6.965，平均转换色差为1.645，平均训练时间为1.489s，能够满足数码印花色彩管理实际要求。

通过对Mie散射相位函数的累积概率密度插值获得散射角，建立了激光在浑浊介质中传输的蒙特卡罗仿真模型。借助模型研究了激光在均匀单分散聚苯乙烯浑浊介质中的多次散射现象，探究了不同光学厚度和散射相位函数的浑浊介质对激光多次散射的影响。在研究中控制5 μm和10 μm两种粒径聚苯乙烯颗粒的浓度，改变浑浊介质的光学厚度分别为2、5和8，进行了理论仿真和实验的二维侧向散射图像比对，发现相同介质条件下仿真与实验得到的散射光强衰减百分比差异均小于16%，散射光强曲线走势基本一致。仿真还能够提供不同散射阶次光强大小的分布情况，能准确分析多次散射的影响。

本文通过将聚合物分散液晶膜包裹在固定曲率半径的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate, PET)软膜内, 通过平面波干涉的全息技术, 制作了一种柔性曲面全息光栅。文章研究了柔性曲面全息光栅的衍射再现特性。使用微元法以及耦合波理论研究推导了柔性曲面光栅在曲率改变时的衍射特性公式。提出以柱面波再现曲率变化时的柔性全息光栅, 以实现最佳衍射效果再现, 论文推演了相关技术参数, 如柱面波焦点位置, 柱透镜焦距与衍射横向放大关系率等。在曝光时间为70 s和曝光强度为30 mW/cm2的条件下, 制备了中心衍射效率为88%的柔性光栅。实验通过改变柔性光栅的曲率半径和使用柱面波再现, 实现了理论计算的衍射横向放大率特性。

针对当前基于单目视觉的室内移动机器人全局定位算法复杂度大等问题,提出一种室内移动机器人双目视觉全局定位方法。双目视觉下,为保证室内移动机器人在运动过程中能够保持稳定的特征提取,提出基于标定板的全局定位方案,以标定板的中心作为移动机器人的定位点。在此基础上,为提高定位的实时性,缩小标定板角点的提取范围,基于高斯混合模型背景减除法和形态学方法实现了对移动机器人运动区域的检测;基于所建立的标定板角点判据,对移动机器人提取的角点进行筛选,得到了标定板四个角点的图像坐标;结合双目相机标定后的内、外参数和全局定位数学模型,实现对移动机器人定位点坐标的计算。通过实验和分析验证了所提方法的可行性和有效性,为室内移动机器人全局视觉定位提供一种新的思路。

针对应用深度学习检测数码印花缺陷需准确分类的问题,提出了基于卷积神经网络(CNN)的数码印花缺陷分类算法。该方法首先依次对图像进行RGB颜色空间直方图均衡化、高斯滤波、局部均值分辨率调整的图像预处理,提升输入网络的图像质量,并进行图像几何变换的数据增强,扩充样本数据集;然后,设计拓扑结构为2个卷积层、2个池化层、2个全连接层的CNN网络对样本进行训练,得出最优的数码印花缺陷分类CNN模型。经600张测试样本验证,结果表明,该算法对各类数码印花缺陷的分类准确率均超过90.0%,多分类任务Kappa系数值为0.94,能实现数码印花缺陷的准确分类。

ICESat-2为世界首颗光子计数激光雷达测高卫星，其上携带的ATLAS可获得覆盖全球的高精度激光脚点，有助于提高卫星光学影像的无控定位精度。设计实现了ATLAS激光测高数据与卫星影像的联合平差方案。首先通过多条件筛选准则选取高精度ATLAS激光测高点，然后将筛选后的激光测高点作为带误差控制点进行联合平差计算，使卫星影像定向参数得到了优化。利用河南郑州地区的资源三号02星影像和ATLAS ATL03级数据进行的试验结果表明，文中的平差方案可将影像定位的高程精度提高60.6%，平面精度提高56.4%，验证了文中提出的方法可在无外业控制点情况下显著提高卫星影像定位精度。

超表面作为一种人工设计的二维阵列纳米结构，能够在亚波长尺度上实现光场波前振幅、相位和偏振态的灵活调控，为现代光学器件的小型化、集成化提供了全新的实现途径。随着光学成像、显示等应用的发展，在可见光波段具有高工作效率的微型光学器件的需求日益凸显。近年来，由高折射率、低损耗电介质材料制备的光学超表面得到了极大地发展，在消色差光学超透镜、偏振相关全息显示等方面展现出广泛的应用前景。文中围绕电介质超表面的相关研究，首先介绍广义斯涅耳定律及电介质超表面结构调控光场振幅、相位和偏振态的基本原理，在此基础上，重点回顾近年来关于光场波前单一参量调控和多参量联合调控在全息显示、结构光场产生等方面的研究进展，最后讨论电介质超表面发展的可能挑战与前景。

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器，灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式，对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验，获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用，通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法，研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a；实际白天天空背景光测量时，单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明，使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。