本文利用宏观传热传质与微观组织演变耦合模型，对激光焊接IN718合金的宏观传热传质、微观组织演变过程进行了定量模拟。通过流体体积（VOF）方法对宏观传热过程的熔池形貌与温度场分布进行模拟计算，用温度场分布替代相场控制方程中的相关凝固参数，并将其代入到相场模型中进行微观组织演变过程模拟。结果表明：宏观温度场中1~4位置处模拟所得微观组织均呈柱状晶结构；沿着熔池自上而下，凝固速度R由6.7 mm/s到3.1 mm/s逐渐减小，温度梯度G由410 K/mm到673 K/mm逐渐增大，对应的冷却速率G·R由2747 K/s到2086.3 K/s不断下降；1~4位置处的枝晶间距随着冷却速率下降由4.52 μm增大到7.12 μm，与实验结果一致；在柱状晶间隙的液相位置处，Nb元素含量显著升高，且越靠近柱状晶底部Nb元素含量越高，其质量分数最高达到了7.377%；模拟得到的Laves相中Nb元素的分布呈液滴状，与实验所得Laves相的分布近似一致。

目前基于图像级注释信息的主流弱监督目标检测算法常常出现局部定位问题，仅仅关注图像中局部高辨别性的区域，却忽略了完整的目标。为了解决这种问题，提出了一种端对端的基于特征自蒸馏的弱监督目标检测网络（FSD-Net），其中可拆卸的特征自蒸馏模块充分利用不同层级特征表示中的细节信息和语义信息，并通过特征自蒸馏损失约束网络训练，在未增加测试期计算代价的前提下增强了检测器综合性能；同时构造回归分支简单却有效地提取并利用特征中隐性位置信息，并通过改善监督信息生成算法、平衡优化损失等策略进一步改善了弱监督目标检测器的局部定位问题。在Pascal VOC 2007、VOC 2012、MS-COCO等大规模公开数据集上的实验结果表明，FSD-Net拥有比Baseline及近年主流方法更好的检测性能，有效地缓解了局部定位问题。

针对TiAl基合金激光焊接过程中出现的裂纹问题，利用扫描电镜(SEM)及电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了TiN相对接头焊缝相变织构及晶粒细化的影响。研究结果表明：当焊缝中没有TiN相时，焊接接头成形良好且没有缺陷，焊缝组织主要为Burgers α₂相，焊缝区域的完整凝固路径为L→L＋β→β＋α→α＋γ→α₂＋γ；当焊缝中存在TiN相时，焊接接头产生了贯穿性裂纹缺陷，主要原因是TiN是一种脆硬相，在激光焊接过程中极易引发裂纹。焊缝组织主要由TiN枝晶相及non-Burgers α₂相组成，同时TiN相和α₂相之间存在一定的取向关系即{111}TiN//{0001}α2。TiN相对焊缝组织有晶粒细化作用。焊缝区域的完整凝固路径为L→TiN＋L→TiN＋β→TiN＋α＋γ→TiN＋α₂＋γ。

孪生网络跟踪算法是利用离线训练好的网络提取目标特征并进行匹配,从而实现跟踪。而离线训练深度特征在表征任意形式目标时将目标从背景中分离开的性能较差。为此,提出一种基于目标感知特征筛选的孪生网络跟踪算法。将经过裁剪处理后的模板帧和检测帧送入到ResNet50的特征提取网络分别提取目标和搜索区域的浅层、中层、深层特征;在目标感知模块中,通过设计一个回归损失函数来学习对目标敏感的特征,根据反向传播的梯度来确定每个卷积核的重要性程度,并以此来激活相对重要的卷积核筛选较重要的目标感知特征;将筛选得到的特征送入到SiamRPN模块,进行目标、背景的二分类判别和边界框的坐标回归,从而得到一个精确的目标边界框。在OTB2015和VOT2018两个标准数据集上进行测试实验,结果表明该算法可以实现对目标的稳健性跟踪。

采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式，完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征，通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明，钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头，钛试板在焊接过程中发生部分熔化，端面变得不平整。在凝固过程中，钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层，其主要相为TiAl3。拉伸试验表明，接头的最高抗拉强度为153 MPa，是铝基材强度的72.9%；接头的断裂模式为脆性解理断裂，断裂发生在金属间化合物层位置，引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl3。

利用纳秒激光对铝合金和镁合金薄板进行了中心搭接焊试验, 分析了纳秒激光工艺参数对铝/镁焊缝成形及力学性能的影响。研究结果表明, 在纳秒激光焊接能量输入低、激光功率密度大、焊接速度快的条件下, 可形成有效的铝/镁焊接接头, 剪切强度达到86 MPa。在5~10 kW激光功率范围内, 焊缝熔深与纳秒激光功率密度呈线性关系, 而与激光持续作用时间和激光点能量呈对数关系。

针对传统的非均匀校正算法难以校正偏振成像的非均匀问题, 提出了一种新的矩阵校正算法。分析了偏振成像与非偏振成像的非均匀性的不同表现, 阐述了微偏振片阵列成像的非均匀产生机理, 指出了采用非偏振成像非均匀校正方法的失效原因。在构建偏振成像系统对入射偏振光源的响应模型基础上, 提出了矩阵校正法。实验部分给出了矩阵校正法对均匀偏振场本底图像和信息丰富场景图像的校正效果, 定量分析结果表明, 矩阵校正法将均匀本底图像的非均匀性降至校正前的10%左右。

采用低温溶解法制备了再生纤维素膜, 运用扫描电子显微镜、 傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪对所制薄膜进行形貌和晶型表征。 在此基础上, 结合太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱技术, 测量了再生纤维素膜的太赫兹光谱。 据此, 详细指认了再生纤维素在太赫兹波段的特征峰, 指出再生纤维素的太赫兹透过率随波数的减少而增大的现象是由其无定形部分所导致。 通过比较再生纤维素和脱脂棉在100～700 cm-1的光谱特性, 发现两者具有相似的峰形, 但再生纤维素在此波段的特征峰相对于脱脂棉特征峰发生了不同程度的蓝移。 据此, 提出了鉴别纤维素Ⅱ和纤维素Ⅰβ同质异晶体的一种新方法。 重要的是, 还采用CASTEP对纤维素Ⅱ晶体进行结构优化及光谱的理论研究, 并对再生纤维素的太赫兹特征峰进行了系统的归属。 理论计算结果表明, 再生纤维素在42和54 cm-1处的太赫兹特征峰分别是由平移振动和转动的晶格振动模式引起, 而位于68～238 cm-1间的太赫兹特征峰则与—CH2OH基团的扭绞振动以及C—H及O—H的变形振动相关。 此外, 351～583 cm-1范围内的吸收峰与C—O—C及吡喃环的骨架振动相关, 而611和670 cm-1两处的吸收峰则主要源于O—H的面外弯曲振动。 结果不仅揭示了再生纤维素的物质结构与太赫兹光谱间的联系, 也为理论上研究部分结晶的聚合物及生物有机大分子等的太赫兹响应的物理原理提供了参考。

在传统红外图像非均匀性校正方法中，探测器均处在常温环境下，当探测器的环温在一个较宽的范围内变化时，这些方法的校正效果便会恶化、不适应。针对此问题，本文在原常温多点标定法的基础上提出了一种基于曲面拟合的校正方法，把原先标定曲线加上探测器环温维度扩展成标定曲面。随后的纵向对比实验和横向对比实验表明该方法能够显著降低非均匀性，并能适应环温变化的情况。