为了解决某型加速度计进行可靠性寿命试验最小试验样本量难以确定的难题, 基于可靠性统计推断理论和机电产品寿命分布特点,提出一种结合原始数据修正、分布模型建立和抽样方法设计的适合于工程应用的最小样本量抽样方法。通过该方法得到了该型加速度计进行可靠性寿命试验的样本量为11, 并进行了试验验证。结果表明, 该抽样方法计算得到的先验参数值与原值之间的相对误差不超过1.5%, 可以满足工程应用。

为了解决传统N-FINDR算法降维时破坏像元光谱曲线的物理意义这个问题, 采用波段选择方法中的最佳指数法代替特征提取, 改进N-FINDR算法的降维方式; 利用模拟和真实高光谱数据进行实验, 分别用改进的N-FINDR算法与其它两种算法提取端元, 并用全约束最小二乘法解混。结果表明, 改进的N-FINDR算法的解混精度更高, 用时更少。用波段选择代替特征提取改进降维方式, 保留了光谱曲线的物理意义, 在N-FINDR算法中是可行的。

传统的伪装目标探测识别大部分是依靠人眼通过光学仪器进行简单的放大观测, 但是通常探测效果不佳。高光谱仪能采集一定波长范围的光谱图像, 从而得到物体连续的光谱曲线, 一般来说, 不同物体间的光谱曲线存在差异。利用在可见光及近红外波段下获取的高光谱图像, 分析伪装目标在不同背景下的伪装效果。通过光谱幅值及光谱形状变化趋势, 评价伪装目标与背景光谱曲线的差异。根据实验结果综合评价, 伪装目标在真实草地中的伪装效果相对塑料假草皮来说更好, 符合实际需要, 能为**行动提供良好的伪装。同时, 实验也表明, 在可见光波段下, 不同物体光谱曲线变化趋势不同, 在近红外波段下, 物体间的光谱反射灰度值差异较大, 但是光谱变化率差异较小。在伪装目标探测时, 若仅从某一方面来评价, 可能得到错误的结果。所以在探测识别时, 需要从各方面综合考虑。

在非线性频率变换中, 常用级联晶体补偿走离角。然而在KTiOPO4晶体级联倍频实验中发现, 当其中一块晶体沿通光轴旋转180°时, 倍频转换效率急剧降低。理论分析表明, 当一块晶体旋转180°后, 其有效非线性系数正负号发生改变, 等效于在级联晶体之间产生了大小为π的相位失配量, 使倍频转换效率降低。提出了利用空气色散补偿该相位失配量的方法, 相较于使用波片的相位失配量补偿方法, 具有结构简单、温度稳定性好、无插入损耗和成本低等特点。实验结果表明, 利用空气色散可以补偿相位失配量, 消除单块晶体旋转对晶体级联倍频效率的影响, 验证了理论分析的正确性以及空气色散补偿方法的可行性。

高光谱数据具有光谱波段多、维度高、数据量庞大的特点, 为了提高高光谱数据的处理速度, 需要进行降维处理, 而波段选择是高光谱降维的基本方法之一。综合考虑, 提出基于高光谱波段选择相关性、信息量及类间可分性的方法。通过虚拟维度确定高光谱图像的本征维数, 并根据波段间的相关系数进行子空间划分; 提出利用基于信息量的离散波段指数, 在各个子空间中计算出最大的波段指数构成子集; 根据类间可分性准则在子空间中选出可分性因子最大的合适波段。利用光谱角匹配选出最适合分类的波段, 组成最后的波段子集, 从而实现波段选择的降维处理。通过实验验证,所提方法与传统的最佳指数和自适应波段选择方法相比, 在一定程度上提高了高光谱图像的分类精度。

高光谱图像的空间分辨率较低, 导致大量混合像元存在于高光谱图像中。混合像元的存在是使高光谱图像目标分类准确率降低的主要原因之一。高光谱像元解混在高光谱遥感图像处理中具有非常重要的意义。高光谱像元解混主要分为线性和非线性光谱解混两种方法,研究最广泛的是线性光谱解混。归纳了线性光谱解混的两个步骤: (1)提取纯净像元中地物的光谱信号, 即提取端元,这是关键步骤; (2)利用端元的加权线性组合对混合像元进行光谱解混, 即丰度反演。简述了端元提取及丰度反演研究的主要进展,介绍了端元提取的几种典型算法。通过归纳、对比和分析, 总结了不同端元提取方法的特点, 并对高光谱解混的研究前景进行了展望。

为求解高光谱图像中各物质的分布及含量, 将高光谱分类引入端元提取, 提出了一种新的端元提取方法。首先利用虚拟维度评估端元数目; 然后引入高光谱分类的思想, 通过K-means聚类算法对高光谱图像进行非监督分类, 对各类物质进行大致分类; 在每类物质中提取出光谱值最大的像元, 用这些像元构成端元候选集; 最后, 依据单形体理论, 将高光谱图像的像元点在高维空间中构成单形体, 体积最大的单形体的顶点即为端元。模拟和真实高光谱数据证明, 此端元提取方法相对于传统方法具有高效、准确的优点。

级联晶体能有效扩展倍频器件的温度适用范围。在考虑空气色散的基础上推导出了级联晶体倍频过程中的能量转换效率公式。根据该公式, 通过仿真计算出了级联两KTiOPO4晶体倍频1064 nm激光时转换效率随温度变化的特性, 并进行了实验验证。实验结果表明：级联晶体中倍频光能量随晶体间距呈余弦分布, 空气色散引起的相位失配量为2π的整数倍时, 级联晶体的倍频温度特性最佳, 最大转换效率可达47.9%, 比单个KTP晶体倍频时的最高效率高12.9%, 温度半宽度可达78 ℃, 是单个KTP晶体倍频温度半宽度的两倍。提出的理论分析能合理解释级联晶体倍频过程中的实验现象, 有助于提高倍频激光的温度稳定性。

最佳指数法是常用的高光谱图像数据波段选择方法, 但存在运算时间过长的问题。运用K-means聚类算法, 对最佳指数方法进行了改进, 提出了聚类最佳指数法, 并进行了一系列伪装目标识别的对比实验。实验结果表明, 与最佳指数法相比, 改进后的方法在保证目标分类精度的前提下, 运算速度提高了数十倍; 与单纯使用K-means聚类运算相比, 不仅运算时间缩短, 而且分类精度有所提高。利用改进算法能够在伪装环境下更加快速有效地识别目标。

为充分利用高光谱成像技术提供的丰富的光谱信息和纹理信息，对光学伪装效果进行综合评价，提出了一种结合光谱曲线形状相似度、光谱欧氏距离以及纹理欧氏距离的伪装效果综合评价方法。利用绝对关联度、欧氏距离和灰度共生矩阵分别对三类特征进行量化，从形状测度和距离测度两方面综合考量光谱信息和空间纹理信息，求得综合测度。该方法在理论上更加缜密，实验表明综合测度有较好的稳健性，避免了单一测度的不确定性，对伪装器材的设计和使用具有指导作用。