针对近海、内河场景中船只检测准确性低的问题,提出了一种基于短波红外遥感影像实现水体分割和船只自动检测的方法。利用水体在短波红外波段反射率低的特点,采取阈值分割和形态学处理的方法,从影像中快速准确地提取水体区域;使用视觉显著模型搜索水面目标,提取候选目标的图像切片;对可能存在的伪目标,使用灰度分布直方图描述目标切片的灰度分布特征,并结合梯度方向信息通过阈值判别的方法去除伪目标。结果表明,该方法能高效检测近海、内河中不同尺寸的船只目标;显著性检测共获得279个候选目标,经目标鉴别步骤检测出142个真实目标中的138个,虚警率小于6%,召回率大于97%。

针对吉林一号视频03星凝视成像的特点,为提高其图像空间分辨率,解决光学系统分辨率不足的问题,提出一种视频卫星超分辨率重建的新算法--凸集中间映射。以主动观点分析视频卫星凝视成像特点,建立了基于凝视成像的图像降质模型。为求解该降质模型的逆过程,以凸集理论为基础,建立了基于中间降质过程的约束集和相应的点投影算子,通过点投影算子逐帧修正高分辨率图像灰度值,最终将重建的高分辨率图像约束于凸集的交集上。实验结果表明,该算法使图像分辨率提高近30%,克服了同类算法具有投影误差和重叠伪影的缺点,图像质量评价指标均优于所列其他算法,8帧重建得到收敛解,对不同清晰度的图像重建均具有可行性和稳健性。说明该算法适用于视频卫星图像超分辨率重建。

为研究大气湍流对空间目标偏振成像探测准确度的影响，构建了大气湍流影响下的偏振成像探测模型，并对大气湍流导致的空间目标偏振度探测偏差进行仿真分析.通过对分时和同时偏振成像方式进行仿真，发现大气湍流会对空间目标偏振成像探测准确度造成明显影响，且对分时偏振成像探测准确度的影响明显大于同时偏振成像方式.通过自适应系统校正部分低阶像差，能明显减小大气湍流对偏振成像探测准确度的影响.为了兼顾图像信噪比和大气湍流影响下的偏振成像探测准确度，给出了一种结合分时和同时成像方式的改进偏振成像探测方式，大气湍流对其的影响略大于同时偏振成像方式，但该方式图像信噪比明显优于同时偏振成像方法.另外仿真分析发现，采用多帧图像叠加能效减小大气湍流带来的空间目标偏振成像探测偏差，在使用分时偏振成像方式时效果尤为明显.

采用一种新的结构形式对口径1.2 m、焦距2~6 m、相对孔径1/1.67~1/5的可见/近红外波段连续变焦距望远镜进行了设计。为适应目前地基大口径望远镜总体结构形式的需要，前端主系统采用Cassegrain反射式结构，后端采用三组元机械补偿变倍形式，使结构更加简洁。在高斯光学计算、像差分析基础上对各组元初始结构选择，并进行整体优化。设计结果各项性能指标均满足要求，且结构紧凑、补偿曲线平滑，表明这种结构形式是大口径连续变焦距望远镜一种较好的光学解决方案。

为了采用T型激光发射阵列的傅里叶望远镜对深空暗、弱、小目标进行高分辨率成像探测, 研究了T型发射阵列情况下的图像重构算法.借鉴点面激光发射阵列, 提出了准相位闭合概念, 分别得到了T型发射阵列的最小二乘法(LMS)和加权噪声的Wiener滤波图像重构算法, 完善了T型激光发射配置的傅里叶望远镜成像系统, 为实际工程系统的实施奠定了技术基础.在不同成像信噪比条件下对整体系统数值模拟发现: 相比直接傅里叶逆变换方法, 重构图像成像质量有所提升, 特别是当成像信噪比较低时, 如SNR为50时, LMS和加权噪声的Wiener滤波方法重构图像的斯特里尔比分别提高了7%和8.4%, 证实了该方法的可行性和正确性.

为了采用非均匀发射阵列的傅里叶望远镜清晰重构深空目标图像, 提出了一种基于最小二乘法拟合缺失傅里叶分量的新方法。首先采用T型非均匀发射阵列作为傅里叶望远镜的激光发射系统, 并对返回的时域信号进行直流滤波;然后, 基于傅里叶望远镜的基本原理对信号进行解调并通过相位闭合得到三重积。采用最小二乘法对没有抽取的傅里叶分量进行拟合估计, 作为连乘恢复单一傅里叶分量信息的基础;最后, 进行非均匀傅里叶逆变换重构目标图像。在不同信噪比条件下对4个目标进行了数值模拟, 并与简单估算方法进行了对比。结果显示: 信噪比(SNR)为200 db, 采用7阶最小二乘法拟合估计时, 重构图像细节分辨更为清晰, 其斯特里尔比(Strehl)比衍射极限图像的斯特里尔比(Strehl)最高可提高0. 074 2, 最低可提高0. 009 8。采用新方法对外场实验数据进行重构的结果表明: 提出的方法克服了频谱偏差造成的重构图像失真, 可为实际工程系统提供理论参考。

为了在低信噪比条件下清晰重构深空暗弱目标，提出了一种基于非均匀周期采样(NUPS)的傅里叶望远镜(FT)时域信号采集方法。对提出的方法进行了模拟实验并与均匀采样方法重构的图像进行了对比。基于NUPS方法，用1 MHz和5 MHz的采样频率分别采集100个点，对两个序列信号分别进行快速傅里叶变换，并对关心频率信息进行平均; 传统的均匀采样方法则分别用1 MHz和5 MHz的采样频率采集200个点，再进行解调平均。对比结果显示: 当信噪比(SNR)为50时，本文重构图像与衍射极限图像的斯托里尔比(Strehl)相比原方法提升了0.03，SNR为20时，Strehl比为0.531 1，较均匀采样提高了0.223 3。实验结果表明: NUPS方法在低信噪比条件下成像质量较高，可降低对激光功率的要求，为FT工程系统的实施奠定了技术基础。

为了在稀疏发射阵列下清晰重构目标图像，提出了一种基于空域非均匀傅里叶变换(NDFT)的傅里叶望远镜信号处理方法。依据傅里叶望远镜的发射器位置与抽取的目标空间频率关系，结合MATLAB程序特点，完成了空域非均匀傅里叶逆变换，重构了目标图像。稀疏发射阵列配置方式为: T型阵列单臂放置11个发射望远镜，连续抽取目标的8个低频信息，再抽取3个高频分量。选择不同形状和灰度分布的4个卫星作为成像目标。与补零均匀快速傅里叶变换(FFT)方法重构的图像对比发现: 信噪比为100 dB时，相比补零均匀FFT方法， NDFT方法重构图像的Strehl比都有所提升，最高提升了0.159 8。

为了应用傅里叶望远镜（FT）技术对同步静止轨道和低轨运动卫星进行高分辨率成像探测，提出了一种基于非均匀采样技术，以低采样频率处理高频返回信息的新方法。对返回的时域信号进行非均匀采样并对数字信号进行离散非均匀傅里叶变换（NUDFT）；衰减除高幅值低频信号以外的所有信号后再进行NUDFT即可精确地提取低频分量信息；重复幅值衰减和NUDFT直至提取所有的频率信息；通过相位闭合技术及传统重构方法即可重构目标。该方法降低了采样频率并克服了NUDFT方法的频谱噪声，有效地避免了高频噪声对成像质量的影响，特别是在低轨道多光束傅里叶望远镜成像方面有较大的应用前景。通过数值模拟验证了该方法的可行性，并在不同的信噪比条件下和传统均匀采样重构图像进行了对比研究，证实该方法对噪声的敏感程度与传统方法基本一致。

为了解决傅里叶望远镜高功率短脉宽激光只能包含部分周期信号的难题, 本文提出多脉冲拼接技术并对其基本原理和应用范围进行深入研究.首先介绍高功率短脉宽激光与声光移频器移频带宽之间的矛盾, 进而引出利用傅里叶望远镜传统时间解调公式进行部分周期信号解调存在的困难.然后给出多脉冲拼接技术的基本理论, 推导出理想情况下移频频率、脉冲重复率和脉宽满足的拼接条件.进而详细分析移频频率稳定性和脉冲重复率稳定性对多脉冲拼接成像结果的影响, 并通过计算机仿真研究一般情况下脉宽变化对多脉冲拼接成像结果的影响.最后得出移频频率和脉冲重复率对成像无影响, 激光脉宽变化小于25%仍可识别目标轮廓的结论.