针对雾气环境下实际图像亮度/对比度不佳的情况，提出了整体灰度拉伸和局部对比度增强算法，改善了图像的亮度和对比度。采用基于暗原色先验的图像去雾算法来去除视频监控中常常遇到的雾霾影响。为了消除块效应，将图像分成最小的块，即对每个像素提取暗原色，并采用邻近相似性原则修正暗原色，MATLAB仿真表明，改进后的算法可以很好地去除图像中的雾气。最后，完成了基于达芬奇 DM6467的图像增强算法软件开发，实现了 4路视频的输出、切换和图像增强。增强后的图像，其 SSIM指标可提高 50%以上，该系统可以有效地去除雾气对图像的影响，满足图像去雾增强的需要。

针对遥感卫星和高空无人机在海上航拍的可见光遥感图像中黑极性舰船目标检出率低的问题，提出了一种基于暗原色先验和恒虚警率原理的舰船目标检测方法。这种方法先对目标图像进行预处理，得到其暗原色图(DarkChannelImage，DCI)；再将 DCI作为二维恒虚警(2-DCFAR)检测法的输入，以局部统计灰度均值和方差作为目标检测特征，通过选择合适的目标判定阈值及目标空间分布信息完成疑似目标定位；疑似目标集合可以有效地被舰船目标特征矢量进行检验，根据得到的结果判定虚警是否去除，最后得到最终目标检测结果。实验结果表明，该方法对于可见光遥感图像中的舰船目标有较为准确的检测效果，总检出率可达 96.07%，并且对人眼视觉不易判别的黑极性目标有着类似“放大镜”的作用，对黑极性舰船目标的检出率可达 86.71%，较大地提高了可见光遥感图像中黑极性舰船目标的检出率，对优化黑极性目标检测方法创新有一定的指导意义，也为暗原色先验原理的应用提供了新思路。

自动数字显微镜的关键技术之一就是自动对焦，为了提升对焦的速度，越来越多的深度学习方法被引入用于单帧图像的焦点预测。然而几乎所有的网络模型都过分信任其输出的结果，面对未知的样本即使输出错误的结果也不会给出任何警示。利用贝叶斯卷积神经网络的实现，可从单张图像中完成离焦距离的预测，并获得焦点预测结果的不确定性估计，此外提出通过设置不确定度阈值实现对焦点预测结果的筛选。在一个大型开源数据集上进行了测试，利用不确定性估计评估预测结果的有效性。结果表明，对比同类型样本，所提出的网络模型在未知样本上能够输出更高的不确定度，建立的筛选机制能有效减小模型在未知样本上的预测误差。在公共数据集上的两个样品的最终误差范围为 0.37±0.46 μm和 0.83±1.17μm，优于筛选前的 0.40±0.66μm和 1.08±1.78μm。

潜用光电设备是水下航行器重要的观察测量仪器, 潜望状态使用时受到波流场的流体动力作用。在波流场的作用下, 潜用光电设备将发生周期性弯曲和振动。严重时, 会影响设备的使用, 甚至会导致设备的损坏。对潜用光电设备在波流场中所受流体力进行了分析, 得到了其时域谱。再通过瞬态动力学有限元分析法, 对波流场作用下潜用光电设备的最大变形和应力响应进行了解算, 得到了最大变形和应力时域谱。仿真结果表明, 对于高频率的涡漩侧向力, 在瞬态加载条件下其力学响应比极大值静态加载要大得多。波流场作用下的力学响应分析对设备结构强度、使用评估等具有指导意义。

由于光伏板测得的灰尘散射数据受到各种噪声和干扰因素的影响, 导致测量数据的误差大。因此, 为了得到准确的检测结果, 提出了一种结合卡尔曼滤波和数字锁相放大技术的信号去噪方法, 对混合了噪声的光伏板灰尘散射信号进行去噪处理。通过仿真实验和对实测的光伏板灰尘散射信号去噪, 并计算信噪比、均方根误差和平滑度, 验证了联合算法的去噪性能。结果表明, 卡尔曼滤波和数字锁相放大器联合去噪算法的信噪比比单一数字锁相放大器去噪算法提高了36%, 能够有效降低光电探测系统中的噪声干扰, 提高光电探测系统的精度和稳定性。

仿生复眼系统解决了传统单孔径光学系统中视场与分辨率的矛盾关系, 兼具了较大的视场和高分辨率。但随着视场和分辨率的增加, 图像信息增多, 随之带来了图像拼接中效率和质量问题。针对该问题, 提出一种基于改进尺度不变特征转换(SIFT)算法和主成分分析(PCA)算法的仿生复眼多路图像拼接融合方法。该方法缩小了特征点提取区域, 减少了多路图像特征点匹配次数, 降低了图像特征点描述符的维度。再利用改进的自适应迭代随机抽样一致(RANSAC)算法对特征点进行提纯增加鲁棒性, 最后通过加权平均算法来完成对多幅子图像的高质量融合。实验结果表明, 该算法设计合理, 且随着图像信息的复杂程度增加, 相较传统算法的拼接效率不断提升, 同时保证了较好的拼接质量, 可有效拼接融合仿生复眼系统多路图像, 对多路图像类系统拼接融合提供借鉴。

基于延迟积分(Time Delay Integration, TDI)机制的长波红外热像仪在**、航空、航天领域应用广泛, 通过光学扫描, 能够同时实现大的成像视场和较高的空间分辨率。基于TDI机制的长波红外热像仪的探测器采用TDI工作模式。由于TDI与光学扫描之间匹配精度的问题, 在对景物成像时, 景物的边缘常常存在参差不齐的锯齿状现象, 影响目标提取和识别, 降低了图像的观感。分析了因扫描视场和光学视场不匹配导致景物图像产生锯齿的现象, 提出了一种将探测器上像元分布的空间物理间隔转换为时间延迟的锯齿消除方法。时间换空间的方法能有效消除景物图像锯齿, 真实还原小目标边缘的细节, 大大提升了图像的观感, 该方法已广泛应用于红外搜索跟踪(IRST)系统、红外光电系统等装备。

飞车是光电装备伺服系统的常见故障之一, 在转动角度受限的轴系中, 飞车会导致机械限位被撞击甚至撞坏, 光机结构及连接线受损。目前伺服控制系统大多采用传统的软件限位的方法来抑制飞车, 但其作用有限, 在控制软件死机的情况下将失去限位作用。为有效解决飞车问题, 对导致伺服系统飞车的因素及作用机理进行了分析。提出了几种新的防飞车方法, 特别是设计不依赖于软件的底层硬件防飞车电路, 工作有效可靠, 是一种抑制伺服飞车的有效方法, 并在光电装备的实际工作中得到了验证。

高帧频中波制冷红外探测器在机载光电吊舱、红外警戒系统、光电跟踪瞄准系统中有着广泛应用。传统的碲镉汞中波制冷红外探测器在保证成像质量前提下, 受积分时间限制, 帧频一般受限于25~100 Hz。而锑化铟中波红外探测器具备较好的非均匀性、较低的盲元率以及高帧频输出特性, 可进一步提高红外系统作用距离和跟踪精度。基于中波红外锑化铟探测器设计了高速稳定的图像采集系统, 实现了640×512分辨率数字视频200 Hz的图像输出。高帧频模式下, 解决了探测器积分时间与读出时间信号串扰的问题, 有效改善了红外图像的非均匀性。该系统通过探测器开窗设置, 将帧频进一步提高, 可实现对高速目标的红外探测、搜索、识别、侦察、情报搜集、跟踪等。

针对YOLOv4目标检测网络结构复杂, 参数量以及计算量大等问题, 提出了一种轻量化目标检测算法(YOLOv4-GC)。首先, 使用ghostnet结构替换原始YOLOv4的主干网络, 降低了获取冗余特征图像的计算量, 在SPP与PANet模块中使用深度可分离卷积, 使模型的计算量和参数量比原始YOLOv4分别降低82%和80%; 再结合PyConv多尺度卷积设计出Py-PANet金字塔结构, 提高了模型对于图像特征的提取和融合能力。在Pascal VOC数据集上的实验结果表明, 在保证模型精度的情况下模型的参数量和计算量相比原始有明显降低。