针对传统SIFT算法提取到的图像特征点数量稀少的问题，可利用高光谱图像的特性，在光谱维度上取差重构了图像的尺度空间，使得提取到的特征点数量得到了极大地提高。但特征点数量的大幅增加导致算法的时间开销随之增大，并且有效特征点的占比较低。为了解决特征点的冗余问题，提高匹配效率，提出了一种基于光谱图像空间的F-SIFT算法。利用FAST算法能够在像素层面上快速判断的特性，构建了以当前像素为中心的八邻域准则，在提取图像的特征点之前对差分金字塔的对应位置的像素点做预筛选，使得特征点数量降低到了原来的10%以下；另外传统的匹配方法只统计了目标象元邻域内的像素信息，而忽略了象元的几何位置信息，因此本文扩展了特征描述符向量，首先利用最近邻与次近邻之比对特征描述符做一次粗匹配，记录可靠性程度并将其纳入描述符向量，接着按照相似性程度的高低从前20组匹配中迭代选取4组匹配点用于构造三角平面，利用象元的位置信息进行精确匹配。实验结果表明本文方法能够有效降低冗余特征点的数量，剔除误匹配。

针对爆炸恐怖事件预防和打击领域内的大范围开放空间下制爆运爆可疑人员衣物表面沾染爆炸物粉末检测问题, 研究基于近红外光谱的爆炸物粉末表面沾染遥测方法。 研制了一套近红外成像光谱数据采集系统, 采集了多种爆炸物粉末和沾染基底的近红外反射光谱, 制备了多个爆炸物粉末表面沾染样本。 针对表面沾染检测应用中爆炸物粉末与沾染基底近红外反射特征混叠问题, 利用近红外光谱数据处理技术构建近红外光谱解混校正模型, 去除了沾染基底信号对爆炸物粉末目标识别的干扰。 针对遥测应用中光源照射不均匀问题造成的干扰(如强光反射造成的光谱信号饱和, 光线遮挡造成阴影引起的信号微弱, 引起光谱反射率测量异常问题), 对目标校正得分图进行有效过滤避免误识别问题。 此外, 针对背景噪声较大时出现光谱预处理过度造成的误识别问题, 利用目标原始光谱反射率均值和得分图综合判别加以校正解决。 通过实验验证, 提出的方法成功解决了表面沾染特征混叠问题、 去除了遥测中光照及其他噪声因素的干扰影响, 避免了误分类, 在典型背景材质棉麻、 化纤布料基底上成功识别分类AP(高氯酸铵)、 CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)、 NQ(硝基胍)、 RDX(黑索金)、 TATB(三氨基三硝基苯)、 硝娣(工业炸药)、 烟花爆竹等爆炸物粉末单质及混合物, 验证了系统及方法的有效性和可行性, 首次在实验室环境下实现了爆炸物粉末表面沾染遥测成像报警, 有效距离可达数十米, 具备一定应用价值与发展潜力。

针对红外强度图和红外偏振度图融合问题，提出了基于烟花算法优化空域加权平均法的智能图像融合方法。在构建优化问题模型的基础上，确定了烟花算法的边界条件。通过引入相对熵权值建立了基于综合相对熵的适应度函数。最后，与6种典型的传统融合方法在“ground”、“truck”、“car”3组红外强度和偏振度图像数据上进行了融合实验，对融合结果进行了客观评价和视觉效果评价。实验结果表明：所提方法可以有效实现红外强度图和红外偏振度图的融合，较好保留了红外强度和红外偏振特征。综合视觉效果和客观评价结果，在相对熵、总结构相似性、总互信息指标上优于比较算法。

多角度信息在扩展云检测功能、提高检测精度等优势的同时，带来多角度遍历计算的复杂度和数据规模增大的问题。云检测角度信息来自地表的二向性反射分布函数和大气分子散射效应，尽管在局部区域内存在用分析解确定某些观察角的可能性，但由于卫星运动观察几何变化、云几何因子的影响、地物调查的巨大工作量等实际应用的复杂性，POLDER等官方产品仍采用所有角度遍历计算。由于邻近角度间信息的冗余，文章用平均联合信息熵和K-L信息散度作为角度子集选择的特征，提出了Pareto多目标前沿最优解和理想解算法，在POLDER和“高分五号”卫星搭载的多角度偏振探测仪（directional polarimetric camera, DPC）的数据集上进行云检测实验。2角度组合结果与POLDER产品相比，总体精度89.36%，Kappa系数0.7845，DPC检测分类相似度86%，时间复杂度减少约1/7。实验表明所提方法在保持检测效果的同时具有降低计算开销的优点，可为云检测提供一种快速有效、满意精度和自动化运行的新途径。