近年来随着高光谱成像技术的快速发展, 航天高光谱遥感数据在各领域应用研究中取得了良好的发展与突破。文中回顾了国内外航天高光谱成像技术的发展历程, 介绍了有代表性的航天高光谱成像仪的主要应用技术指标, 较为系统地总结和分析了近五年来航天高光谱遥感数据在国土资源、农林遥感、海洋湖泊遥感、城市环境、灾害监测及其他方面等各领域的最新应用研究进展。对基于AI技术的高光谱信息提取与应用、基于高光谱遥感的多源数据融合与应用以及面向深空探测领域的高光谱数据分析与应用等发展趋势做了展望, 未来航天高光谱成像仪技术的进一步突破和应用研究需求的牵引将会推动高光谱应用领域更大范围的创新与发展。

天宫二号紫外前向光谱仪是一种对全球中层大气进行大气痕量气体垂直分布探测的新型光谱仪, 在对大气痕量气体进行反演中, 需要高精度地计算观测大气的高度参数等几何位置参数。本文针对该光谱仪的几何成像特点, 设计并提出了一种高精度的大气高度的计算方法。首先, 计算传感器坐标系下的观测矢量; 其次, 利用平台的轨道参数、姿态及成像时间等成像几何参数, 推导出传感器坐标系到地心固定坐标系的转换矩阵, 同时将观测矢量转换到地心固定坐标系下; 再次, 以标准地球椭球体为基准, 建立经过临边切点的虚拟椭球体模型, 并计算切点的地理坐标; 最后, 依据切点坐标推导出切点的临边高度。与理论值对比分析, 在相同地球临边高度对应的散射光谱幅亮度分布保持一致, 并且与美国OMPS载荷反演的O3结果进行定位误差分析, 高度误差小于1 pixel, 在2 km范围内, 从而验证了本文所提算法的可行性和正确性。

为提高步态识别准确率, 提出了基于空-频域特征和线性判别分析的视频步态识别方法。利用离散余弦变换、Contourlet变换分别提取步态能量图的频率特征和多尺度多方向轮廓特征; 融合得到空-频域特征, 并通过线性判别分析映射到最佳鉴别矢量空间; 根据相似性距离实现身份识别。在中科院自动化所提供的数据库中进行实验, 结果表明, 提出的特征提取方法优于现有常用方法。空-频域特征能够有效地区分步态中的高低频分量,并捕捉丰富的细节信息, 线性判别分析在降维的同时进一步增强特征的判别能力, 有助于提高识别精度。

针对多源遥感影像之间灰度值非线性变化导致特征点匹配率大幅度下降的问题, 提出了一种利用光谱信息的多源遥感影像特征点匹配算法。首先, 以光谱信息对遥感影像波段进行线性拟合, 使待匹配影像与参考影像之间的灰度值由非线性转变为线性或者近似线性变化。接着, 在拟合的遥感影像上采用改进的尺度不变特征变换(SIFT)算法进行匹配。最后, 采用随机抽样一致性算法剔除误匹配点对。与常用特征点检测算法(SIFT, 梯度位置朝向直方图(GLOH),RS-SIFT)的对比实验结果表明, 本文所用的ETM+影像全色与多光谱影像的特征点匹配率提高了4%左右, CBERS-02B和HJ-1B卫星多光谱影像的正确特征点匹配个数增加了8对。因此, 在多源遥感影像特征点匹配中, 本文所提算法优于其它检测算法, 可以极大地改善匹配效果。

非局部平均除噪声的方法合理利用了图像自身的冗余性和邻域的相似性， 可以获得非常好的除噪声的效果。 但是目前大多关于非局部平均算法的研究主要集中在对单波段图像的除噪声方面。 单独平滑多光谱遥感图像的每个波段会比较严重地损失图像的光谱特征。 为此， 文章提出了两方面的改进： 首先， 改进了非局部平均的平滑核函数， 让核函数中的加权系数与每个波段建立联系而不是只涉及单一波段； 其次， 引入相关系数来衡量不同像素邻域的光谱相似性， 并把这种光谱相似性作为非局部平均平滑约束的一部分。 通过两方面的改进， 传统的非局部平均的方法可以适应多光谱遥感图像的平滑除噪声。 最后用不同卫星图像在不同的噪声水平下对算法进行了充分的测试， 实验证明本文提出的方法更好的平滑掉了噪声而且更好的保持了图像的光谱特征。

采用射频磁控溅射方法制备了Er/Yb共掺ZnO薄膜，研究了退火处理对高浓度Er/Yb共掺ZnO薄膜的结构演化和光致发光(PL)特性的影响。X射线衍射分析结果表明：Er/Yb掺杂导致ZnO薄膜的晶粒细化及择优取向性消失，ZnO晶粒随退火温度的增加而逐渐长大。900 ℃退火时，出现Er3+、Yb3+偏析，退火温度高于1000 ℃时，薄膜与基体间发生了界面反应，1200 ℃时，ZnO完全转变为Zn2SiO4相。光致发光测量结果表明：高于900 ℃退火处理后，Er/Yb共掺ZnO薄膜在1540 nm附近具有明显的光致发光，发光强度在退火温度为1050 ℃时达到最大值；光致发光光谱呈现典型的晶体基质中Er3+离子发光光谱所具有的明锐多峰结构特征。此外，探讨了薄膜结构演化及其对光致发光光谱的影响。