对空天暗弱目标的高灵敏度连续探测是目前天基红外探测领域的重点研究方向。高速飞行器等目标由于机动性强、飞行速度快、飞行高度起伏大，其在系统入瞳处的辐射强度变化范围大；同时，飞行过程中地球背景复杂多变，系统对其连续探测的鲁棒性大幅降低。针对以上问题，综合分析了目标运动特性、背景辐射特征及其变化特点，提出了一种基于实时图像信息的积分时间、积分电容自适应寻优的探测跟踪方法。首先，根据目标典型运动速度和背景辐亮度特征，优化设计系统的积分电容和初始积分时间，对目标进行监视搜索。探测到目标后，收集目标的实际运动特征及邻域的背景辐射强度特征，根据目标运动轨迹的连续性和背景辐射变化的缓变性，自适应调整目标跟踪过程的最佳积分时间和积分电容，使目标信噪比持续保持最优，实现对目标的高灵敏度跟踪。

在空间大口径追踪相机应用系统中, 像面畸变和主点主距标定误差是影响其在轨定位精度的重要因素。为了满足空间大口径追踪相机高精度的标定要求, 像面畸变类型、主点主距标定误差及探测器面阵旋转、倾斜对像点坐标带来的误差等因素均不可忽略。针对以上问题, 本文对该类系统的畸变特性进行了研究, 提出了一种改进的大口径追踪相机畸变校正方法。首先, 在视场中央无畸变区域测量13个样点, 根据最小二乘法获取光学系统的主点主距; 然后, 依据所求主点主距, 解算像面25个均匀分布样点的理论位置坐标; 最后, 由样点的理论坐标和测量坐标解算畸变模型, 实现畸变校正。实验结果表明, 该方法畸变校正精度在近红外波段优于0.32 pixel, 在短波红外波段优于0.28 pixel, 其相对传统畸变校正模型分别提高了44.6%和50.9%。该方法可为大口径追踪相机的焦平面倾角解算研究提供有益参考。

针对前照式CMOS可见光探测器填充因子小于1而引起的点目标在像面成像时输出能量随位置波动的问题,搭建了像元内响应测试系统。根据像元内部设计结构建立了在亚像素尺度上表征响应分布的像元内响应模型。使用两个不同半径的小孔对可见光探测器中的4个像元进行了测试。移动小孔的位置,记录小孔成像在像面不同位置时像元输出的响应值,使用拟合方法对像元内响应函数及点目标能量的高斯函数的半峰全宽进行了解算。实验结果表明,通过求解探测器的像元内响应函数,可对像元内灵敏度的空间分布特征进行描述。该测试与解算方法可为同类型探测器响应的微观表征提供有益参考。

制冷型红外焦平面探测器的响应非均匀性对其定量化应用产生很多不利影响。本文在对红外焦平面探测器像元响应特性深入研究的基础上，提出了一种的改进型自适应分段的红外焦平面非均匀校正算法。该方法主要在前人研究的基础上给出校正效果与分段校正阈值选择之间的定量化关系，从而降低了分段校正时阈值选择的盲目性。另外，该方法采用归一化直线作为校正的目标曲线，而非传统方法中采用分段目标曲线。文中首先分析了线性校正误差的来源，然后给出校正效果与分段阈值之间的定量化关系，最后给出校正方法的原理和步骤。在校正效果评价方面，本文使用局部非均匀性(LNU)来评价校正后的效果，该方法相对于传统的评价方法，更能体现校正后残差的局部特性。实验表明，相对于传统的多点校正法，该方法使用较少的参数量获得更好的校正效果，并且易于工程实现。

随着红外探测技术的发展, 制冷型红外焦平面探测器在航空航天和民用领域的应用越来越广泛。探测器像元响应率的不稳定性对红外焦平面探测器定量化应用产生非常大的影响。目前检测响应率不稳定像元的方法主要通过定量化的黑体标定的方法来实现, 该类方法需要改变黑体温度从而得到像元的响应率, 操作步骤和计算过程比较复杂, 不易于高频次的工程测试实现。本文提出了一种通过计算像元随积分时间的相对响应率变化来快速筛选不稳定像元的方法, 该方法每次测试时仅需要对着一个固定温度的黑体, 改变积分时间获取一组探测器成像数据, 通过计算每个像元的相对响应率, 然后对比像元在不同测试时得到的相对响应率变化, 通过与设定阈值的比较就可以实现响应不稳定性像元的筛选, 自定义阈值还可以实现对响应不稳定像元进行分级。实验证明, 该方法能够有效筛选出响应率不稳定的像元, 操作简便, 便于工程实现。