针对激光三角测量系统得到的含局部弯曲的光带图像,提出了一种基于傅里叶-极坐标变换算法检测局部弯曲的方法。通过计算得到光带的法线方向,将空域图像在法线方向上进行灰度投影,直接得到了局部弯曲量。该方法计算过程简捷,对随机噪声与光带强度的不一致分布具有较好的免疫力。理论分析与实验测试证实了该方法的有效性。

为了提高传统接触式测量方法的测量效率并避免人为误差的影响，同时克服机器视觉中常用的Hough 变换圆检测算法计算量大以及不适用于同心圆检测的情况，提出一种新的视觉测量方法用于实现环形目标直径测量。该方法通过阈值分割与边缘检测得到物体的轮廓图像，进行轮廓Radon 变换，得到包含四条光带的处理结果并反映了所有方向角上环形目标直径的测量数据，利用灰度重心法提取光带中心线，进而根据中心线之间的距离计算出环形目标直径。仿真与实验表明，所提方法测量结果科学可靠，拥有较高的测量精度，能够实现同心与偏心目标直径的自动非接触测量，将具有很好的工程应用价值。

木材表面节子是木材缺陷中非常重要的一类缺陷，也是评定木材外观等级、锯材和单板质量的重要指标。为了提高节子缺陷识别效率及准确性，并改善检测过程的自动化程度，对应用木材表面图像的灰度直方图统计特征进行节子缺陷识别进行研究。通过利用类间距离对7 个统计特征的分类能力进行评价，从而确定出识别节子缺陷的最佳统计特征，即平滑度特征；同时提出一种自适应的最大类间方差聚类法进行分类阈值的确定，进而采用阈值判别实现节子缺陷识别。经在线检测实验证实，该方法的识别率高于99%。

针对数字脉冲间隔调制(DPIM)包序列发生差错时会出现符号增减从而导致差错性能下降的问题，提出了一种新的解调方法。给出了解调方法的解调过程，推导了其差错解概率，并与门限解调法进行了比较分析。数值仿真表明，当误包率为10-6以及包信息为24 bit时，相较于门限法，可节省约1.5 dBm的平均接收功率，且调制阶数对其影响不大；但当包信息量增大时，性能改善的程度将减弱。在不增加冗余信息的情况下，提出的DPIM解调方法能够有效地改善系统的差错性能，可为无线光通信链路的设计提供参考。

在研究数字脉冲调制时，对调制方式的功率谱分析十分必要。详细推导了随机双幅度脉冲位置调制（DAPPM）序列的功率谱密度，并分别对连续谱和离散谱进行了分析。数值结果表明，DAPPM的功率谱形状类似于一般的抽样函数，并且包含直流分量，幅度因子α只影响功率谱的幅度，不影响功率谱的形状；时隙基频分量存在与否与脉冲占空比有关；时隙基频幅度强弱依赖于调制阶数和脉冲占空比。当占空比为0.5时，时隙基频分量最大，调制阶数每增大1，幅度衰减约5 dB。同时指出，当调制阶数较大时，随机DAPPM序列难以直接提取时隙基频分量。

为克服大气湍流引起的随机和深度衰落影响，将Turbo乘积码(TPC)引入无线光通信系统中。在构建大气无线光系统模型基础上，分析了TPC的抗突发错误能力，推导了弱湍流和高斯级联信道下接收信号的置信度度量计算方法，并对TPC编码前后大气无线光通信系统差错性能及不同参数的影响进行分析。结果表明，TPC可以有效补偿大气信道中的随机和深度衰落影响，使系统具有较强适应湍流变化的能力。为获得较高编码增益，TPC应首选高码率码型作为子码，同时兼顾纠错能力，迭代取3～4次时可较好平衡译码性能与复杂度。

在光通信中，采用高调制阶数可获得高功率利用率，但同时也会导致时隙速率增大。针对于此，文章研究了时隙速率对雪崩光电二极管(APD)直接检测接收机差错性能的影响。在给出接收机模型的基础上，以脉冲位置调制(PPM)为例，推导了差错概率解析式，并分析了产生影响的根本原因。数值结果表明，时隙速率的增大减弱了系统的抗噪声性能，当误码率为10-6时，调制阶数每增加1，需要增加约1 dBm的信号接收功率。

为了研究无线光通信中数字脉冲调制与信道编码的联合编码调制问题, 在给出调制时域结构的基础上, 采用理论推导和数值仿真相结合的方法, 分析了基于二进制线性分组码的开关键控、数字脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制系统的差错性能, 得出了信道编码纠错能力与调制阶数的结合关系。结果表明, 采用开关键控调制的系统, 其汉明距离与欧式距离等价, 故不存在调制与信道编码参量匹配问题; 脉冲位置调制系统在纠错个数大于调制阶数时, 可取得较明显的编码调制增益, 当纠错个数能被调制阶数整除时, 编码和调制达到匹配; 由于数字脉冲间隔调制的符号时隙不固定, 存在错误传播现象, 不宜与差错编码联合使用。所得结果可为无线光通信链路的设计提供参考。

针对脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM),以及定长数字脉冲间隔调制(FDPIM)等方法存在的问题,提出了一种新的双脉冲间隔调制(DP-PIM)。在给出其符号结构的基础上,分析了带宽需求、传输容量和平均发射功率,推导出了弱湍流信道下的误包率模型,并与PPM,DPIM,FDPIM和开关键控(OOK)调制等方法进行了比较。结果表明,DP-PIM不仅比FDPIM和PPM显著缩短了符号长度,提高了带宽效率和传输容量,而且与DPIM,双头脉冲间隔调制(DH-PIM)和双幅度脉冲间隔调制(DAPIM)一样具有内置符号同步能力,同时通过固定符号长度,克服了缓存器可能出现的冗位或溢位等问题,因而在无线光通信系统中将具有一定的应用前景。

针对以往研究未在最佳解调下讨论脉冲位置调制(PPM)差错性能的不足及数字脉冲间隔调制(DPIM)调制结构不利于误符号率(SER)分析的问题,基于湍流信道,提出极大似然判决(ML)下PPM误符号率精确计算式及其联合界和一种基于包传输的DPIM误符号近似计算模型,并应用成对差错率原理,推导了系统误符号率与误比特率(BER)的变换关系。仿真分析表明,联合界为PPM提供了便于分析的降复杂度误符号率近似上界,ML下PPM较易受湍流变化影响,但性能明显优于开关键控(OOK)和DPIM,DPIM误符号率及误比特率不及OOK,适于出错重传系统,单工通信中则不宜使用。所给建模方法及分析结论对其他定长及变长调制具有适用性。