为了分析电荷耦合元件（CCD）在成像过程以及彩色插值算法引起的图像退化问题,提出CCD彩色插值的调制传递函数（MTF）研究方法.分析CCD在传递图像时的退化情况,选取常用的插值算法,如双线性插值,梯度插值,计算插值算法对图像退化影响,用MTF来表征CCD彩色成像时的传递能力.实验结果表明,即使只考虑插值算法的影响,CCD彩色成像时的调制传递能力将在非彩色插值CCD的基础上进一步退化,在奈奎斯特频率下只有非插值CCD的1/2左右.因此CCD的空间离散采样特性使图像在传递时出现退化,当CCD前面置入彩色滤波片（CFA）后,由于彩色插值算法的影响,MTF将进一步减弱.

为解决生物体内温度信号的长期实时无线遥测问题,设计一种新型的基于声表面波传感技术的植入式无源无线温度检测装置,并构建基于NI射频通讯设备的无线遥测虚拟仪器系统.该植入式电子装置将433 MHz声表面波温度传感器与简易谐振电路集成,利用射频通讯虚拟仪器平台,在外部4 MHz中频电磁能量的供应下,实现生物体内温度的高精度实时监测.实验表明：在30～45 ℃测量范围内,该检测系统具有8.542 kHz/℃的温度灵敏度和小于±0.1 ℃的测量精度；系统在20 dBm的发射功率下检测距离可达到1 m.

为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大,经光学放大后的码盘图像被面阵光电探测器接收,然后分别利用图像处理技术读取粗码和利用探测器像素的空间均匀性进行细分,得到由粗码和精码共同构成的角度信息.根据编码原理组建编码器系统并通过实验验证该细分技术的可行性.此外,对影响角度测量准确度的一些因素也进行了分析,分析表明,光照和对焦是2个影响测量的主要因素.实验中,系统可以将角分辨率由13位提高到18位.

在大口径精密光学表面疵病检测中,针对原有图像拼接算法在子孔径图像数目较多时易产生拼接错位的情况,提出了基于特征分类的多层次图像拼接算法.该算法分为特征分类和多层次拼接2部分：前一部分通过重叠区域内特征的提取和分类,将所有子孔径图像的重叠区域分为4类；后一部分针对4类重叠区域的不同特点,进行4轮拼接,最终得到全景图像.结果表明,该算法能有效避免由导轨累积定位误差和缺陷贯穿数个子孔图像的贯穿型直线特征导致的拼接错位,且较原有算法效率更高.因此,该算法对于实现大口径光学元件表面疵病的高分辨率检测具有重要意义.

为了提高双灯投影机方棒照明系统的光能利用率和照明均匀性，提出一种方棒照明系统优化设计方法.该方法利用光学扩展量守恒原理确定方棒出射光线的最大可利用角度，并由此计算得到在实际光源下的系统最大能量利用率；通过对不同方棒尺寸的系统能量利用率分析，得到图像芯片尺寸、方棒尺寸及数值孔径之间的最佳匹配关系.利用该方法，设计并实际制作了DLP（数字光处理器）双灯照明投影系统.实验测试结果表明,利用该设计方法设计制作的双灯投影系统具有较高的能量利用率和均匀性，设计与实测结果具有较好的一致性.

超声编码激励通过发射具有编码形式的超声信号,可以有效提高医学超声成像系统的信噪比、帧频和探查深度等性能指标.为了给医学超声成像系统的研究与设计提供参考,对目前编码激励的研究成果进行了总结.在介绍编码激励基本原理和发射编码序列基本特性的基础上,介绍了编码激励在信噪比增益、激励码型和组织非线性效应方面的理论研究进展,之后针对编码激励技术在传统B型成像、弹性成像、高频超声成像、高帧频成像、合成孔径成像、血流成像、谐波成像及消除超声图像杂斑等多个技术方面的应用情况进行了评述,最后对编码激励技术的发展前景进行了展望.

针对水体重金属污染的监测问题,在光寻址电位传感器的研究基础上,采用无线传感网络技术,设计开发一种用于现场快速检测无线节点.该节点由传感单元、处理单元、通信单元和电源单元4个部分组成.针对无线节点在尺寸和功耗上的特殊要求,处理单元采用了超低功耗的微控制器MSP430FG4619,通信单元采用了体积小、功耗低、集成资源丰富的CC2500作为收发器.实验结果表明,基于铅离子敏感的硫属玻璃光寻址电位传感器的无线节点,在检测含有不同浓度铅离子的水样时,具有良好的响应特性,而且无线通信在短距离内基本稳定,证明设计达到了预期目标.

针对传统心脏图像分析方法割裂运动分析和材料分析的局限性和扩展卡尔曼滤波器联合算法引入互协方差矩阵具有收敛慢的问题,提出基于卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器的对偶滤波器算法,该方法用有限元方法表达心脏求解域,连续生物力学模型作为逆问题的约束,在状态空间框架下将运动状态向量和材料参数向量分别置于2组状态空间方程中,用相应的滤波器进行交替迭代估计,从而实现心肌运动状态和材料参数的同时重建.结果表明,该方法能够有效地提高估计精度和收敛速度,缩短计算时间.

针对提高稳态视觉诱发电位（SSVEP）信噪比的问题,提出一种基于参数调节随机共振来增强SSVEP的信号处理方法.该方法利用基于自回归模型的白化滤波器去除脑电频谱中存在的1/f趋势,通过改变采样频率的频率压缩方法把SSVEP频率线性转换为小于1的频率,使白化滤波后的信号符合随机共振产生的条件,调节双稳态系统参数实现随机共振效应,从而增强SSVEP信噪比.结果表明,通过该方法处理后,原本淹没在背景噪声中的SSVEP频率在频谱中凸现出来,信噪比得到显著增强,从3.07提高到5.76,增大了1.88倍,说明参数调节随机共振有助于检测SSVEP.