空间相机调焦技术关系着相机的成像质量，为空间相机在轨测试中的一项关键技术。基于图像评价的调焦技术，结构简单，集成度高，在空间相机中已经得到了应用。其关键技术是要建立调焦评价函数。调焦评价函数是指导调焦过程的依据。阐述了造成相机离焦的主要因素，在调研分析国外相机调焦评价函数的基础上，对调焦评价函数的选用原则进行了归纳，并介绍了常用调焦函数的基本形式和优缺点，为相机调焦技术的研究提供借鉴和帮助。

电荷耦合器件(CCD)作为一个将光学图像转换到电子学图像的传感器，其成像质量与辐射响应参数的性能直接相关。针对面阵CCD 越来越广泛的应用，提出利用“辐射响应矩阵”的概念和评价方法，表述面阵CCD 每个像元的辐射性能参数。分析该矩阵，明确矩阵各元素的物理意义，并将面阵CCD 每个像元的绝对辐射响应度、响应非线性度、暗噪声、信噪比以及非均匀性的数学关系与其物理含义一一对应。对面阵CCD DALSA-FTF6080M 进行辐射性能检测，并利用辐射响应矩阵计算出各像元的响应系数。以测试结果为例，讨论和描述该矩阵的应用结果。实验结果表明：使用辐射响应矩阵可以计算出面阵CCD 非均匀性为3.1%，该CCD 近似成线性响应，暗噪声为3.84。此方法实用，满足对面阵CCD 的客观评价。

采用理论推导和计算仿真的方法对LED阵列光源的照明均匀性进行了研究。重点分析了LED阵列的空间角度辐射分布和平面照度分布，结合实验室辐射定标对光源均匀性的要求，设计了LED阵列光源模型，并利用LightTools软件对该模型的照明均匀性进行仿真。仿真结果表明LED阵列面均匀性可达98.3%，空间角度辐射均匀性可达98.2%。对Labsphere积分球进行均匀性测试，并将LED阵列模型的仿真结果与积分球测试结果进行了比较。对比结果表明，LED阵列仿真结果达到与积分球接近的指标，证明设计的LED阵列光源满足实验室辐射定标对光源均匀性的要求。

针对LED光谱分布可调光源对LED寿命以及光谱一致性的要求,对可见光和近红外波段的29种LED分别进行200 h的电流加速老化试验,并提出LED光谱一致性筛选算法。老化试验结果表明：峰值波长为385 nm、400 nm 和420-1 nm 3种LED的辐射通量平均衰减分别为24.8 %、10.7 %和25.6 %,不能用于LED光谱分布可调光源；剩余的26种LED的辐射通量平均衰减量均低于3.5 %,可作为光谱分布可调光源的内部光源。LED光谱一致性筛选算法以LED光谱数据为基础,计算同类LED间的相对光谱偏差,26种LED的相对光谱偏差均小于4.5 %,保证了所筛选出LED的光谱一致性。

提出了采用LED光谱可调谐光源测量光电探测器相对光谱响应, 详细论述了测量原理和算法, 计算中将辐射传输积分方程改写成求和方程, 求和值与积分值的近似程度与波长间隔大小的选择有关, 仿真分析了不同色温黑体作为探测目标时硅光电探测器和CCD在不同波长间隔下的信号求和值与积分值差异。 仿真结果表明: 10 nm波长间隔时, 探测器信号求和值和积分值差异在0.2%以内, 是波长间隔的理想值。 最后分析了影响该方法测量精度的因素及其解决方案。 该测量方法结构简单, 避免了单色仪等仪器的测量传递误差。

介绍了大口径红外辐射计的光谱定标方法。 研制了大口径红外辐射计。 该辐射计主要由前置光学系统, 红外探测器(热释电探测器和碲镉汞探测器2～14 μm), 机械斩波器, 锁相放大器, 信号采集器等组成。 首先对大口径红外辐射计的光谱定标方法进行了分析, 然后建立红外辐射计光谱定标的测量装置, 并分别测试腔体热释电探测器和HgCdTe探测器的响应非线性, 最后用腔体热释电探测器在该测量装置上对HgCdTe探测器进行红外光谱响应度校准实验。 通过两种相对光谱响应度测量方法的对比, 给出多次测量结果的平均值及两种方法的对比分析。 分析结果表明, 测量系统的不确定度优于3.4%。

空间相机在轨长时间运行，受空间环境影响，相机性能下降，在轨图像中出现黑色条纹，严重影响了成像质量。局部CCD像元响应下降，高能粒子冲击，宇宙尘埃，空间相机本身的附着物等都能引发图像黑色条纹的现象。文章通过对发射前实验室辐射定标数据研究，提出一种基于最小二乘法和辐射亮度反演的在轨图像的校正方法，可以有效地去除黑色条纹。在不同辐照度下，采集所有像元的灰度值，用最小二乘法估计所有像元灰度平均值与辐照度的对应关系，计算出每个像元的校正系数，并研究实验室辐射定标数据，推算出现黑色条纹像元的校正因子,通过图像黑色条纹校正函数矩阵对每个像元的实际灰度值进行校正。校正前黑色条纹像元灰度的偏差超过10%，校正后偏差小于5%。从图像上观察，经过该方法校正的图像，能够有效去除黑色条纹，得到清晰的图像，结果令人满意。

实测了积分球输出光谱辐亮度分布曲线, 并得到积分球光源的分布温度。从理论上分析了积分球光源分布温度影响宽波段光学遥感器绝对辐射定标精度的原因和机理, 并仿真计算了包括积分球和太阳在内的几种不同分布温度光源定标某宽波段光学遥感器时得到的定标系数。仿真结果表明, 不同分布温度间的定标系数最大差别大于2%。在此基础上提出了积分球光源分布温度影响绝对辐射定标系数的校正方法, 为提高宽波段遥感器的辐射定标精度和遥感图像辐射校正提供了思路和依据。

设计了一种由氙灯和发光二极管(LEDs)作光源的积分球太阳光谱模拟器来提高太阳光谱的光谱匹配精度。引进模拟退火算法研究光谱匹配技术, 设计了氙灯模块及LEDs模块的结构和控制系统。LEDs采用环带摆放和恒流驱动方式, 并通过多机通信系统控制。氙灯模块上安装截止滤光片和程控衰减器, 滤光片用来滤去氙灯红外波段的尖峰, 衰减器则用来调整氙灯入射到积分球的辐射通量。仿真实验表明： Epitex 公司的53种单色LEDs和氙灯完全可以模拟380~100 0 nm波段的AM 1.5标准太阳光谱, 光谱的平均相对误差为5.67%。分析讨论了该太阳光谱模拟器的光谱失配误差、出光面的辐照非均匀度和辐照不稳定度, 三者均可以控制在±3%以内。

为了能采用物理意义明确的函数式来表述大格式电荷耦合器件(CCD)的性能参数，直观地实现对面阵CCD辐射性能的评价，本文提出利用“辐射响应函数矩阵”概念来表述CCD每个像元的辐射性能参量。首先，分析了该矩阵各元素的物理意义，提出了对CCD每个像元的绝对辐射响应度、响应非线性度、暗噪声、信噪比以及非均匀性的描述方法。其次，对面阵CCD KAI-16000进行辐射性能检测，并利用回归分析计算出各像元的响应系数。最后，以测试结果为例，讨论和描述该矩阵的应用和结果。实验结果表明：该CCD近似成线性响应，通过矩阵函数可以计算出CCD非均匀性为3.1%，暗噪声为3.84。此方法实用，满足对大格式CCD直观表述的要求。