采用同心球镜及微相机阵列成像系统设计是解决传统光学中大视场与高分辨率之间相互制约关系的有效手段之一。介绍了一套同心球镜微相机阵列的成像系统，通过拼接微相机阵列采集的图像，实现大视场高分辨率成像。在获取整个图像的过程中，实现多幅子交叉重叠的图像拼接是微相机成像系统关键技术之一。针对亿级像素多幅子图像拼接算法复杂、运算量大的问题，分析了 SURF、BRISK算法的优缺点，设计了一种 SURF与 BRISK相结合的图像拼接算法，在 SURF基础上引入 BRISK描述符，利用选取的像素点对生成二进制的描述符序列。经测试，该算法在保证成像质量的情况下，大幅减少了计算量，加快了计算速度，有一定的工程应用价值。

为了实现对大视场范围的目标进行搜索捕获或者成像，采用了二维指向镜与面阵探测器相结合的技术方案。对二维指向镜系统电机转角耦合特性和成像规律进行研究。首先，从光学反射矢量理论出发对二维指向镜系统建立数学模型，解耦得到扫描电机转角与视轴指向方位角之间的关系；然后，从数学模型出发可得出电机扫描时目标在像面的扫描轨迹和二维扫描镜系统造成的像旋情况，实验测得扫描轨迹的倾角与计算所得的轨迹倾角误差小于0.1°，像元位置偏差不到0.2个像元；最后，分析了采用二维扫描镜的成像系统消除像旋的算法，为二维指向镜实现精确跟踪和软件校正像旋提供理论依据。

应用于空间环境的低温目标红外探测系统，其作用距离是系统的重要性能指标。本文推导 了以红外焦平面探测器噪声为主要因素的点目标红外探测系统的作用距离估算方程，结合实例求解了典型红外探测系统的探测系统的作 用距离。针对空间低温点目标，基于信噪比判断准则，采用能量等效和尺度缩比等效的方法在实验室内验证了红 外探测系统的作用距离，测试结果符合理论估算。试验表明，该方法可在实验室内用于评估低温点目标红外探测系统的作用距离。