逐像元自适应增益成像系统通过在每个像元的电子链路中集成四档不同容积的积分电容，可以在确保高信噪比的前提下实现大动态范围的遥感成像需求。此成像系统在发射前测试时，由于甚低增益（ULG）的动态范围过大而实验室积分球能量有限，只能通过与低增益（LG）的比例系数递推来间接对ULG后半量程的输出特性标定；星载太阳定标器反射能量过大会导致高增益（HG）和中增益（MG）输出饱和也无法直接测定辐射定标系数，只可通过比例系数推定。提出一种星上增益比例系数测定的方案，分别利用四档增益的输出作为特征对实验图像分类，将不同成像目标的输出码值作为多个定标能级，利用最小二乘法线性拟合相邻增益输出后得到相邻增益的比例系数。此方案验证了实验室增益比例系数测定结果，同时在外场成像实验中用该方法计算得到的比例系数用于相邻两档增益中较低增益图像反演较高增益图像，结果与实际较高增益图像对比归一化均方误差大部分小于0.01、两图像结构相关系数基本在90%左右、数据相关系数达到90%。证明该方法测定的相邻两增益比例相关系数有较高准确性，在星上辐射定标时用于高增益辐射定标系数的递推求取有极大的可行性，解决了星上不能直接对HG、MG辐射定标的问题。

误匹配剔除是提高特征匹配精度的重要手段，星载光学遥感图像由于数据量大、纹理重复、光照强度变化等特点，导致现有误匹配剔除方法的性能下降。针对此问题，提出一种基于局部和全局几何约束的误匹配剔除方法。在初始匹配集的基础上，首先利用特征局部一致性对误匹配进行初步过滤；然后根据图像间的变换关系构建特征拓扑结构，并提取其几何属性描述结构相似度，基于此建立特征全局结构一致性约束模型，通过推导模型的最优解剔除残留误匹配；采用引导式匹配策略，选取局部一致性高的匹配点组成高内点率匹配集，以此作为特征全局邻域，提高全局约束的鲁棒性和效率。实验结果表明，与现有方法相比，所提方法对星载光学遥感图像的匹配性能更优，平均精确率、召回率分别为0.9和0.89；在不同内点率的初始匹配集上表现鲁棒，平均F分数为0.86。

综合性遥感监测对载荷的灵敏度和动态范围都有较高的要求, 为此提出一种基于逐像元多挡增益切换的光谱成像方法。 不同于帧增益或者行列增益切换的成像方式, 该方法利用4T-APS CMOS探测器无破坏读出的特点, 可以进行像元级的增益优化。 这种方式可以兼顾水体、 植被、 云层等多要素的成像需求, 极大地提高了载荷的研制效益。 其基本原理为探测器先进行全局曝光, 然后根据多级积分电容的饱和判断, 选取不饱和的最高增益信号以增益码加信号的形式下传。 地面根据增益码对应的定标系数反推出像元真实辐射值。 由于谱段多且为分段响应, 为保证系统的定量化应用, 建立多挡增益光谱成像模型并进行噪声分析具有重要意义。 通过对噪声类型的分析, 建立了多挡增益下的泊松-高斯噪声模型。 基于该模型计算了像元受噪声影响以低增益读出的概率。 结果表明, 虽然噪声会影响读出增益的变化, 但影响区间极小, 入瞳辐亮度在5 mW·cm^-2·μm^-1·sr^-1以内, 信号比增益挡位辐亮度分界值小0.05 mW·cm^-2·μm^-1·sr^-1即可保证正常读出的概率大于99.6%。 随着信号增强, 光子噪声增大, 增益减小, 影响区间扩大。 根据多挡增益信噪比模型, 分析得出光谱模式与合并通道模式下的信噪比变化。 最后, 利用宽波段成像光谱仪(WIS)数据作为入瞳辐亮度进行了四挡增益的推扫式光谱成像模拟, 分析了多挡增益光谱图像的固有特点。 根据噪声模型对中心波长为0.443 μm的光谱图像添加1~3σ的随机噪声, 分析了噪声对地物目标所处增益的影响。 结果显示, 在满足信噪比指标的前提下, 该系统的单挡动态范围为74 dB, 总动态范围可达114 dB。 该方法不但提高了水体等弱信号的信噪比, 而且可以保证建筑、 云层等亮目标不饱和。 成像模拟及噪声分析不仅有利于该载荷的后续研制, 也可以为同类光谱仪器的设计提供参考。

采用离轴三反射结构的大视场空间相机存在较大的光学畸变，导致引入时间延迟积分(Time Delay Integration, TDI)技术的面阵探测器在推扫成像时产生像移模糊。根据畸变引起的TDI成像退化原理，将畸变像移模糊转化为非均匀运动模糊，通过求解像移路径计算初始模糊核，将其作为先验信息，建立半盲复原模型进一步细化模糊核。利用初始模糊核复原的粗略图像边缘指导模糊核的细化，提出一种多方向权重异性的全变差模型提取图像结构信息。为了增强先验信息对模糊核细化的约束，构建了含有初始模糊核的正则项，使模糊核的估计不过度依赖于图像内容，采用多尺度迭代方法求解。最后用正则化约束的非盲反卷积方法去除图像模糊。实验结果表明：与现有的几种去模糊算法相比，所提方法的去模糊效果不仅清晰自然且对不同样本图像的模糊核估计更稳定。