针对带有扰动及不确定性的四旋翼无人机的稳定性问题, 提出了一种基于滑模控制方法的拓展状态观测器。首先,根据机体坐标系和地面坐标系的转化, 利用反步控制方法构造无人机的动力学模型;然后, 设计拓展状态观测器, 用来恢复系统的状态以及对系统所有扰动及不确定性进行估计; 可以实现误差快速收敛以及足够高的估计精度; 同时, 设计了滑模控制器, 结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法, 提出了观测器的稳定性条件; 最后, 通过数值仿真对其有效性进行了验证。

为使仅适用于静态测量的空间相移剪切散斑干涉系统可用于物体变形的动态测量，在对传统剪切散斑干涉系统加以改进的基础上，提出一种物体变形动态检测方法。将检测系统中的压电陶瓷控制器用参考镜代替，减少了物理装置控制与执行的时间。对于物体发生变形的同一状态，仅需采集一幅干涉图像即可满足后期计算，加以二维连续小波滤波和最小二乘相位解包算法，能满足物体变形动态在线检测的需求。理论和实测实验表明，该方法能快速可靠地检测出物体动态形变，整个系统的最大误差范围在-1.5 rad~1.5 rad之间，整个检测过程最大误差百分比为6.4%，有较高的精度和实用性，为新型剪切散斑干涉测量系统的改进和设计提供参考。

单幅干涉条纹相位恢复算法中通过两次希尔伯特变换获得正弦分量和余弦分量，然后求出水平方向和垂直方向的相位斜率，再采用积分的方法对相位进行恢复，即可得到全场相位分布。然而，相位变化过快时得到的相位斜率不连续，此时就不能直接采用该方法进行相位恢复。针对这一弊端，将剪切干涉计量原理引入到相位恢复算法中，对包裹相位建立二维复光场，获得连续相位斜率的离散偏导，提出用三次积分法即可恢复原始相位。实验验证该方法不仅能够有效地解决相位变换过快和相位截断的影响，而且能较精确地恢复原始相位。

为了解决相位解包裹时由于相位变化快而出现的欠采样问题,采用剪切干涉的原理建立光场,利用加权离散余弦变换算法求解泊松方程的方法,实现了对横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进.在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,并通过实验研究验证了改进后算法的可行性.结果表明,改进后的算法能够有效地避免由相位变化过快带来的欠采样问题.

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量, 选用双波长激光照射和彩色相机, 用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离, 用红色波长相位减去绿色波长相位, 得到合成波长相位, 经频域滤波和相位解包裹, 得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度, 解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题, 同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度, 增强图像处理可靠度, 提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比, 实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性, 实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量, 扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围, 为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.

滤波是干涉图像处理中的关键问题之一。为解决加窗傅里叶滤波在干涉条纹处理中运行时间长的问题，采用了快速傅里叶变换算法用以减少计算时间。通过加窗傅里叶变换，克服了傅里叶变换在干涉图相位局部信息不能提取的缺点，提出了一种快速加窗傅里叶滤波方法，实现了干涉条纹的快速滤波。在保证滤波效果的同时，缩短了计算时间，大大提高了干涉条纹处理速度，从根本上解决了加窗傅里叶滤波耗时长的问题，使得加窗傅里叶滤波方法应用于散斑在线检测成为了可能。实验验证了本方法的快速性、有效性和可靠性。