为充分利用光学相关识别系统的空间-频谱带宽，提高光学相关识别系统的速度和精度，提出一种基于多通道联合变换相关器和综合鉴别函数的旋转和缩放不变性目标识别方法，并将峰值位置变化标准差作为识别判据。首先，分析以局域峰值杂波均值为相位优选约束条件时存在的问题，提出新的相位优选约束条件——峰值位置变化值，用于选择一定旋转和缩放范围内目标的公共相位，将公共优选相位用于多通道联合变换相关器并结合综合鉴别函数实现了旋转和缩放不变性识别；然后，分析了当目标缩小或综合鉴别函数集成训练图像数量增加时系统的识别容限；最后，分析了场景图像中背景发生变化时所提方法的适用性。研究结果表明，在设定的图像尺寸和背景复杂度条件下，所提方法能够在9通道并行处理的前提下对目标缩小60%、综合鉴别函数集成9幅图像的旋转和缩放目标进行有效识别，且对像素数变化不超过50%的背景具有较好的适应性，提高了目标识别的速度和精度，对多通道光学相关器的实用化具有重要意义。

为了充分利用光学相关识别系统的空间-频谱带宽,提高光学相关识别技术的并行处理效率和识别准确度,提出了基于功率谱压缩-平移算法的多通道联合变换相关识别方法,该方法将峰值位置变化的标准差作为相关识别的判据。在输入空间光调制器的不同区域加载场景图像和N幅参考图像,然后在图像上分别叠加经迭代算法优化的相位模板,使得场景图像的傅里叶谱和每一幅参考图像的傅里叶谱在频谱面的不同空间区域相干叠加。调节相位优化算法的约束参量,使得每个通道的联合变换功率谱互不干扰,可实现N个通道的并行处理。分析了不同优化相位的傅里叶谱的局域峰值杂波均值和相关输出的峰值位置变化标准差之间的关系,并将其作为相位优选的依据。研究结果表明,在所提实验和数值模拟参数条件下,多通道联合变换相关识别系统可以在不增加经典相关识别系统复杂度的前提下,实现16通道的并行处理,这对光学相关器的实用化具有重要意义。

前视红外海天场景图像中的舰船目标可能面临着信噪比低、尺寸差异大等问题, 为了更好地突出目标、抑制背景, 提出了一种基于多尺度局部对比度的前视红外舰船目标增强方法。首先分析了前视红外海天图像中的场景内容, 然后定义了一种新的局部对比度度量——相对区域对比度度量(RRCM), 通过改变网格窗口的尺寸构建了多尺度局部对比度度量(MRRCM), 最终得到了尺度不变局部对比度图像。实验结果表明, 所提方法可以适应前视红外图像中多类型多尺寸的舰船目标, 显著提高目标信号的信噪比(SNR)和信背比(SBR), 与其他方法相比, 所提方法的舰船目标增强效果更好, 尤其是对于暗弱目标区域;另外, 所提方法运算速度快, 并且可以借助并行处理和积分图像进一步加速运行。

设计有效的特征向量是显著性检测方法的关键,决定了模型效果的上限,基于深度卷积神经网络和手工提取特征相结合的思路,提出了一种新的基于全局模型和局部搜索的显著性检测方法。在全局模型中,通过对VGG-16网络设计额外的卷积层进行训练,生成初始显著图,达到了从图像整体角度预测每一个候选区域显著性的目的。在局部优化模型中,设计区域对比度描述子和区域特征描述子对多级分割的超像素点进行描述,预测每一个区域的显著性值。最后,利用线性拟合的方法将两种模型中产生的显著图进行融合,得到最终的显著图。对4个数据集进行对比测试实验,实验结果表明,本文方法具有最高的准确率。

渐晕效应是在红外成像时像平面中心区域较亮而边缘区域较暗的现象。渐晕效应对红外系统成像性能的影响非常严重, 因此系统使用时有必要对渐晕效应进行校正。首先对渐晕效应的产生原因做了分析, 然后提出了一种基于场景的渐晕校正方法。通过场景之间的方差信息提取背景, 用多项式逼近背景灰度分布, 得到校正因子, 从而实现渐晕校正。为评价校正效果, 提出具有统计意义的行间方差概念。分别利用星空和海面两种场景对校正方法进行验证。校正后行间方差减小到未校正行间方差的13.6%和3.8%, 校正效果比较理想。

对红外焦平面阵列而言, 欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程, 在时间域分析了探测器的采样过程, 在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响, 根据混淆产生的机理, 分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明: 对周期目标会有混淆失真现象, 改变了图形的几何形状, 对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小, 噪声对图像的影响占主导地位, 而在高空间频率内混淆失真严重, 噪声影响小, 这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。

渐晕效应是红外成像过程中普遍存在的现象。由于红外成像系统输出的场景亮度或对比度通常较低，所以渐晕效应对成像性能的影响非常严重，因此对渐晕效应的校正也显得尤为重要。对渐晕效应的产生原因做了分析，首先提出了一种渐晕快速校正方法。通过场景之间做差，提取背景信息。用二维高斯函数逼近背景灰度分布，得到较准确的校正因子，从而实现渐晕校正。然后利用方差信息改进了背景提取方法，使方法适用于较复杂的场景。提出像素点差值和的概念来评价校正效果，校正后差值和普遍减小到未校正差值和的1/5到1/2。两种方法均不需要亮度均匀分布的参考背景，即可实现对渐晕效应比较理想的校正。

填充因子是探测器阵列设计的一个重要参数，因此有必要研究填充因子对微扫描系统成像质量的影响。以2×2微扫描方式为例，在详细分析微扫描技术能够减少由探测器欠采样造成的混淆效应的基础上，仿真了不同填充因子下的输出图像，引进结构相似度(SSIM)的评价指标，从图像质量评价的角度对仿真图像进行定量分析。仿真结果表明填充因子的增大能够减少混淆效应，提高成像质量。指出探测器填充因子的增大虽然能提高成像质量，但是对成像质量的影响是有限的，对图像的改善程度不大，并不是影响像质的主要因素，这对微扫描成像系统的设计提供了理论和应用参考。