条纹投影轮廓术广泛应用于重建物体表面三维形貌。但当测量彩色高反光表面物体时，受环境光照及投影条纹反射的影响，存在相机所采集图像像素过饱和，进而无法测量高反光区域表面三维数据的难题。为解决此问题，本文利用物体表面对不同颜色光反射特性的差异，提出了一种根据被测彩色物体表面色彩分布的自适应编码高反光表面条纹投影轮廓术。该方法通过向高反光区域投射与表面颜色互为补色的颜色光，利用物体对互补色光的高吸收、低反射现象，抑制表面高光的形成，从而实现高反光彩色物体的三维形貌测量。实验结果表明，与多重曝光方法相比，利用单幅自适应颜色编码能够替代多次曝光时间设置下的条纹投影重建，有效降低了投影图像的数量，提高了测量效率。

针对基于深度学习的遥感目标检测算法参数冗余、计算量大且实时检测性能较差的问题, 提出了一种基于深度可分离卷积的实时遥感目标检测算法。首先通过K-means++算法对数据集进行锚框(Anchor)聚类分析, 使锚框参数更加符合遥感检测场景。为了降低模型参数量、提升检测速度, 以轻量级网络MobileNetv3作为主干网络进行特征提取; 此外, 基于深度可分离卷积的PANet(Path Aggregation Network)结构的设计, 使网络参数量进一步降低。改进后模型参数量仅为原来的18.3%, 检测速度提升2.19倍, 在UCAS_AOD, RSOD, DIOR这3个遥感数据集上进行测试, 实验结果表明, 算法鲁棒性强, 能够在保证模型检测精度的同时有效提高检测实时性。

针对在遥感飞机目标检测场景中轻量级算法难以兼顾准确性与实时性的问题, 提出了一种基于YOLOv4结构化剪枝的模型压缩方法。为了使锚框参数更加符合遥感数据集并发挥网络多尺度检测的优势, 采用K-means++算法对数据集进行锚框聚类分析, 并设计尺度自适应调整, 抑制小目标过多以及目标大小接近造成的锚框冗余。此外, 为了减少模型参数量, 利用归一化层中的缩放因子γ进行L1稀疏正则化, 重新评估滤波器及卷积核权重, 对特征信息较少的通道进行迭代剪枝, 然后微调剪枝模型恢复精度。实验结果表明, 剪枝后模型参数量压缩了93.1%, 检测速度比原模型提升2.46倍, 能够在保证检测准确性的同时有效提升检测实时性。

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。

激光供能无人机(LPUAV)通过激光无线能量传输进行实时能量补给，大幅提升无人机续航时间。但激光束能量分布不均匀，导致光伏接收器效率低下。通过推导串并联光伏组件在不均匀光照条件下的输出方程，针对I-V、P-V曲线、光伏电池效率及组件整体效率进行对比研究，着重分析了串并联组件效率与光照不均匀度的关系及内在机理。研究表明，并联旁路二极管的串联组件在不均匀光照下存在多峰现象，且光伏电池易受影响而偏离最大功率点，导致组件整体效率降低，而并联组件受不均匀光照影响较小，但组件电压较低。其次搭建激光无线能量传输的实验装置，进行了不均匀激光辐照下激光无线能量传输的初步研究，并对比了串并联组件的输出特性。研究结果验证了通过优化电路连接方式以提高光伏接收器效率的可行性。

通过白光扫描干涉术研究了用于非球面元件的大范围测量方法并利用纳米测量机（NMM）构建了测量系统。对系统的运行环境进行分析，定量给出了评定结果。在系统环境得以保证的前提下，重点研究了无重叠拼接方法，并将结果进行了对比；针对周期性非球面光学表面，提出通过白光倾斜扫描干涉法进行测量。扫描过程中，测试样品倾斜通过干涉区，消除了物镜视场的影响，使毫米量级表面一次扫描即可完成测量。针对扫描过程，分析了扫描过程中干涉条纹移出视场现象及双角度不一致对测量结果的影响。

微结构的表面形貌会显著地影响微纳器件的使用性能及产品质量，是微纳测试领域的一个重要研究方面，利用白光干涉技术是测量物体表面形貌的一种常见方法。区别于常用的CCD黑白相机，使用CCD彩色相机采集白光干涉条纹的彩色图像，使获取的图像包含了R、G、B三个通道的信息。利用小波变换法分别求解出在不同扫描位置处R、G、B通道的相位信息，通过建立的评价函数，并结合最小二乘法可精确确定零光程差的位置，利用相对高度和零光程差位置的线性关系，进而得到物体的表面形貌。通过仿真以及实际测量由VLSI标准公司制造的标准台阶结构，验证了所提出方法的有效性。

利用集成聚焦式测头的纳米测量机实现了高精度的台阶高度标准评价,该系统的测量范围可以达到25 mm×25 mm×5 mm。描述了纳米测量机的工作原理,通过内嵌激光干涉仪和角度传感器的实时测量与反馈,实现高精度定位与扫描。聚焦式测头只作为零点传感器,与3个激光轴交于一点,避免了阿贝误差影响。通过将聚焦式测头的输出信号引入到纳米测量机的数字信号控制器中,实现定位系统的辅助测量,减小了聚焦式测头的非线性对测量结果的影响。根据ISO 5436-1:2000的评价方法对经过标定的台阶高度进行评价,14次测量的均方根(RMS)偏差为0.237 nm。

随着微机电系统的发展,器件设计和加工过程中的表征成为一个主要问题。提出了将扫描白光干涉表面轮廓测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上。测量系统采用了米劳显微干涉仪,利用压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向100 μm范围内的精确扫描,并通过傅里叶变换算法获取条纹包络峰的位置,进而得到器件的整体集合尺寸信息,与相移干涉方法相比大大提高了测量范围。通过测量纳米台阶对该系统进行了精度标定,测量重复性在亚纳米量级。最后通过测量微谐振器和微压力传感器的几何尺寸说明了该方法的功能。