数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法，推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案：该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性；基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大，有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明，在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好，滤波效果与事后正反FIR滤波器相当，优于单正向FIR滤波效果。

针对空间用光纤陀螺，提出了一种易于在FPGA内实现的组合低通滤波技术。卫星上的执行机构——动量轮在高速旋转时，会引发星体低幅高频振动，对于卫星来说属于有害振动。如果光纤陀螺的带宽过高，则高频振动会导致光纤陀螺噪声变大，甚至出现光纤陀螺输出混频现象，从而导致卫星的控制品质变差。综合滤波器的成本和效果考虑，提出一种FIR+IIR型组合滤波器设计方案，该方案使用516个逻辑单元，只占A54SX72A芯片资源的13.8%，可以附加在光纤陀螺数字闭环的FPGA程序中，其优点是便于实现高速滤波，提高滤除高频干扰信号的效果，这样用户就不必在其他终端中单独设计滤波器，从而可降低整星的控制系统配置成本，简化空间用光纤陀螺的应用配置。

为了解决图像伪造检测算法在定位篡改内容时忽略了不同颜色分量之间的关系, 使其对图像特征描述不足, 导致其识别结果中存在误检与漏检等情况, 本文提出了基于多元指数矩与欧式局部敏感哈希的图像伪造检测算法。引入高斯低通滤波, 消除可疑图像中的噪声;随后, 将滤波图像分割为一系列的重叠圆形子块, 改善其对旋转等内容操作的鲁棒性;基于四元指数矩 (QEM), 计算每个圆形子块的 QEM, 以提取相应的鲁棒特征, 将其组合成特征矢量;采用欧式局部敏感哈希机制, 生成每个子块对应的哈希序列;计算任意两个相邻哈希元素之间的空间距离, 通过与预设阈值比较, 完成所有子块的匹配;最后, 借助随机样本一致性方法来剔除错误匹配, 通过形态学处理, 定位出篡改内容。实验数据显示：较已有的伪造检测方法而言, 在各种几何内容修改下, 所提算法具有更高的伪造检测准确性。

目前芯片管脚的几何尺寸缺陷检测局限于管脚的共面度、平整度、位置度检测, 对芯片管脚高度缺陷检测算法研究较少, 且未从三维角度进行检测。利用线激光传感器结合精密的机械传动结构研发一套三维激光扫描自动检测系统, 并提出相应管脚高度检测算法: 将采集的芯片管脚点云数据三维重建; 提出将所重建的三维图像投影变换为二维图像并灰度化, 利用连通域裁剪算法快速定位各管脚位置信息对其进行裁剪, 对裁剪的管脚频域高斯低通滤波, 用最近邻插值拟合并反灰度化; 以xoy面为基准面用求解函数最大值法求其各管脚的最值之差即获得芯片管脚高度, 将各管脚拼接后三维显示, 并与此芯片标准管脚高度进行比对, 对不合格的给予剔除。

针对高光谱遥感图像中存在的条带噪声,提出了一种基于低通滤波残差图的条带噪声去除算法。算法首先使用高斯低通滤波器对图像进行滤波,得到低通滤波残差图;然后借助条带噪声秩为1以及残差图中的细节与条带噪声正交的先验信息,使用正交子空间投影技术将低通滤波残差图中的条带噪声和图像细节进行分离;最后将分离出的细节信息加入滤波后的图像中。通过对上述三步不断迭代,算法能够有效地去除图像中的条带噪声,并且能够解决低通滤波法去条带造成图像模糊的问题。实验结果表明,与现有前沿的去条带算法相比,该方法能在有效去除条带噪声的同时很好地保持图像的信息。

夜间有雾图像光照不均、对比度较低且色偏严重。现有的去雾算法主要是针对白天图像,并不适用于夜间场景,夜间图像去雾难度较大。该文通过深入分析夜间有雾图像的成像特点,提出了基于低通滤波和多特征联合优化的夜间图像去雾算法。针对夜间图像环境光照不均匀问题,提出先对图像进行低通滤波,然后对其低频分量三通道利用最小-最大值滤波估计局部环境光;针对目前白天去雾算法先验不适用于夜间图像,提出结合图像对比度、饱和度和信息熵特征,构建多特征联合优化函数估计透射率;针对夜间图像存在非一致色偏问题,提出非重叠块局部Shade of Gray算法进行颜色校正。实验结果表明:所提算法去雾图像的主观视觉效果较好,且对比度和色偏程度两方面客观评价指标整体优于其他对比算法。该算法能够有效去除夜间图像雾气,提高图像的对比度,恢复更多的细节信息,且颜色自然,视觉效果理想。

通过正弦门低通滤波方案,实现了基于InGaAs/InP 雪崩光电二极管(APD)的高速单光子探测。同时,配合多通道集成技术,完成了四合一的GHz单光子探测阵列。最后,通过空间分束的方法,实现了GHz 4光子的高速光子数可分辨探测。通过和理论值比较,发现光子数分辨的误差最大仅为2.285%,达到了有效的分辨。研究多通道光子数可分辨技术,为激光测距、随机数生成器以及量子保密通信等诸多领域的快速发展提供了保障。

为解决传统光学显微镜样本上每一点的图像都受到邻近点衍射或散射光干扰的问题,研发了一套基于C# WinForm控制平台进行连续扫描方式的激光共焦扫描显微镜(LCSM)系统,并且成功地对生物细胞进行了扫描成像。针对共焦显微镜图像像质不高的问题,提出合理选取探测器针孔直径,并通过高斯低通滤波、盲解卷积的方法,确保实现高像质。实验结果表明,基于上述方法改进后的LCSM具有较高图像质量,该方法简单易行,便于实施。

采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应，同时有利于提高投影速度，实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法，以相位测量误差为指标，衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明：在周期小时，罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹；在采用满周期等间隔奇数次相移时，罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度；在周期大时，采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.

针对实时图像处理系统中预处理核心模块空间低通滤波算法费时的问题，利用 C6416(TMS320C6416)处理器的内部资源，提出了基于该处理器的空间低通滤波程序的设计方案。通过将滤波器进行分解、利用相邻窗口的相关性、浮点除法转化为定点乘法运算等手段，充分复用了中间计算结果，减少了计算与存取数据的次数，发挥了 C6416的指令级并行处理能力，解决了空间低通滤波模块耗时过长的难题。结果证明，对于 256×256大小的处理区域，用时从优化前的 6.0 ms减少到优化后的 0.8 ms，大大缩短了处理时间。本文为 DSP上的实时程序优化提供了重要的经验，给空间滤波类的模块优化提供了一种通用的方法。