如何有效校正随人群起伏很大的人眼像差，提高视网膜高分辨率成像技术的人群适用范围是临床应用面临的最大难题。现有的单一波前校正器无法同时清除高阶和低阶视觉像差。针对人眼高阶像差校正需求，研制成功了169单元3 mm 极间距分立式压电变形镜，并与大行程Bimorph变形镜组合，建立了一套双变形镜的人眼视网膜成像系统。系统可实现对离焦小于±4.5 D、散光小于±3.0 D 的低阶像差及前8阶Zernike像差的有效校正，极大地提高了系统的人群适用范围和成像质量。以低阶像差大小作为入选标准，进行小样本量人眼视网膜成像实验，获得了近衍射极限的视网膜图像。该系统适用范围明确，便于后续临床应用。

光子集成干涉成像系统具有体积小、质量轻、能耗低、分辨率高的成像特性,有望取代传统大口径望远镜实现远距离探测。研究了光学干涉探测成像原理,建立了空间目标干涉图像复原模型。研究了微透镜阵列排布对成像质量的影响,提出了微透镜阵列设计方法。研究了光学相干基线匹配对空间目标频谱覆盖的影响,提出了能够高效覆盖高、中、低频谱的相干基线匹配方法。最后,比较了不同的微透镜阵列排布和干涉基线匹配方式下目标图像仿真复原效果。结果表明,所提微透镜阵列排布方式和干涉基线匹配方法能够提升空间目标频谱覆盖,提高目标图像复原质量。

提出一种基于维纳-辛钦定理计算光学相干层析成像(OCT)系统轴向分辨率δz的通用方法:对光源的功率谱密度分布进行傅里叶逆变换,得到其自相干函数,由其半峰全宽值来获得δz。利用该方法计算了高斯和非高斯分布光谱光源OCT系统的δz,通过与厂商给出的产品标称值相比较,验证了本方法对于高斯和非高斯分布光谱光源的正确性。以超宽带白光光源为例,使用滤光片滤除边缘部分光谱后形成非高斯分布光谱,搭建实验系统,实测δz,所得结果与本方法的计算结果较为接近,实验验证了本方法的正确性。本方法对于非高斯分布光谱光源OCT系统δz的计算结果,能为系统设计时的参数考虑与器件选择等提供依据。

扫描转镜是激光扫描探测系统的重要组成部分。从几何光学原理出发，以旋转六面转镜扫描为例，推导出扫描轨迹的表达式，分析了入射光线位置与扫描轨迹的关系，并给出了扫描角度与扫描轨迹的关系曲线。系统本身的结构特点是产生扫描非线性和非对称性的根源。为了减小扫描轨迹的非线性，提出了一种使用曲面反射镜的扫描系统，并对其扫描轨迹进行了求解和计算。由计算结果可知，该系统能有效克服平面转镜扫描系统的非线性特性。

调制传递函数（MTF）是高空间分辨率光学卫星相机的重要参数之一。提出一种基于周期靶标的直接检测方法，从遥感影像数据计算得到成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值，同时利用参数化模型获取全频率的MTF曲线。试验结果表明，在均匀的暗背景上，沿遥感器的垂轨方向与顺轨方向上分别布设5组非整像素（地面像元分辨率）间隔的三线靶标，并在大面积靶标的配合下，可直接测得光学卫星相机的MTF值，检测误差优于5%，满足在轨检测的应用要求。

提出了一种基于深度学习的车位智能检测方法。利用TensorFlow深度学习平台对车辆目标识别模型进行了训练, 提取了有效车辆图像的优化间隔, 给出了车辆分布的精准识别结果, 实现了对车辆分布识别结果的有序编号和车位空缺状况的准确判断。利用模拟数据和实际采集数据, 分别验证了车位分布的智能识别、车位智能编号和空车位判断的可靠性。

动中成像模式可实现卫星在大角度快速机动过程中成像,满足遥感观测多样化、定制化、精细化需求。分析了动中成像地面实验系统的基本原理,并在实验室搭建了一套面向动中成像模式的地面实验验证系统。该系统采用高精度、高稳定的动态气浮靶标和基于外触发信号的相机积分时间调整方法。研究了成像质量和光强的关系以及成像质量和相机探测器积分级数、卫星机动角速度的关系,开展了自定义运动曲线的动中成像实验。结果表明,在相机探测器线性区内,不同机动角速度与探测器积分级数获取的图像动态调制传递函数(MTF)值的范围为0.0918~0.1054,满足工程应用(0.1附近)的要求,且MTF值与机动角速度、探测器级数无关。动中成像实验中系统运行稳定,动态MTF值在0.1015±0.0098之间。

小型化是激光三维成像系统走向应用必须解决的重要问题之一。介绍了采用高重复频率小型激光器实现的小型化增益调制三维实时成像系统。利用多脉冲积累方式,使用单脉冲能量5 μJ的激光器实现了与以前单脉冲能量10 mJ增益调制系统近似的作用距离和系统测距精度,同时系统的整体体积大大缩小。对系统的作用距离与测距精度进行了测试,结果表明,在当前条件下,室外能见度5 km时,系统可达到超过100 m的作用距离,室内测试获得的系统测距精度优于3 m。

不同于传统的非制冷红外成像技术，提出了基于微电子机械系统(MEMS)的新概念光学读出非制冷红外成像技术。它的光学读出系统基于空间刀口滤波原理，具有高灵敏度、高分辨率和高抗震性等优点，但同时也受到了反光板的弯曲变形、粗糙度等复杂因素的影响。在大量实验数据的基础上，利用夫琅禾费近场衍射理论，建立了复杂因素下光学灵敏度的理论分析模型，详细分析了刀口滤波位置、反光板的长度、曲率半径、粗糙度、LED光源的强度以及扩展宽度等对光学灵敏度的影响，并提出了通过极限操作使系统的光学灵敏度最大化的光学优化方法。

反射层析激光成像雷达只能获得目标的二维轮廓像，不能对平面目标进行成像。报道了聚束模式下的非相干合成孔径激光成像雷达实验，在这种成像模式下，可以对二维平面目标进行图像重构。采用侧视观察的模式获取目标的角度距离强度信息，然后通过滤波反投影实现平面目标的图像重建，并进行了计算机仿真，证明了实验结果的正确性。该系统作为非相干合成孔径激光雷达的一种，实现了区别于目标轮廓的二维成像，具有一定的实际意义和使用价值。