基于黑体标定的红外焦平面校正方法, 当探测器工作积分时间与校正参数获取时的积分时间不一致时校正效果会变差, 究其原因主要是因为像元的响应输出随积分时间呈现一定的非线性, 传统黑体定标类的校正方法属于积分时间维度上的单点校正。针对该问题提出了一种自适应积分时间改变的非均匀校正方法, 该方法在辐射通量和积分时间两个维度上都进行多点校正, 从而有效解决了变积分时间时校正效果变差的问题。另外, 该方法直接存储原始黑体标定数据用于校正, 不需要存储增益及偏置校正系数。使用局部非均匀性均值作为校正效果的评价方法, 该评价方法更能反映校正后残差的局部特性。实验表明, 相对于传统方法, 该方法能够有效降低积分时间改变时校正后的图像非均匀性, 提高了黑体定标类校正方法的工程适用性。

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。

载体平台在行进间的振动会导致光电全景成像系统采集的图像发生几何畸变。为了校正图像，本文提出了一种基于惯导信息的图像校正算法，该算法首先采用基于惯导信息的图像坐标转换方案，得到了校正后图像与原图像坐标点的对应关系；然后通过基于边缘导向的插值法，确定了校正后图像中各像素点的灰度值。实验表明，该算法可以有效实现光电全景成像系统的图像几何校正，并抑制了图像的边缘模糊效应，提高了图像复原的效果。

地球静止轨道凝视成像技术是航天遥感领域的重要研究内容.为了实现静轨对地不间断观测的目的,设计了一套覆盖地球全圆盘的大视场中波红外凝视成像光学系统.通过光焦度分配、光线高度控制和冷阑匹配,实现了大视场二次成像光学结构;根据现有面型检测水平,合理分配非球面,解决了多重像差问题.结合实际装调工艺,对温度适应性情况进行讨论.设计得到的光学系统视场达到 18°×18°,角分辨率为 72 .rad.设计结果表明,各个视场的 MTF在奈奎斯特频率处( 16.7 lp/mm)均大于 0.7,像元尺寸内能量集中度大于 83%,冷阑效率大于 98%.该系统有望在静止轨道红外探测相机、高灵敏度天文卫星等领域实现重要应用价值.

天基红外预警卫星系统是美国构建空间防御体系的重要组成部分，首颗静轨卫星SBIRS GEO-1于2011年5月发射升空。为美国及其盟国提供全球范围内高时间分辨率和空间分辨率的红外监视、导弹预警等。通过对SBIRS GEO-1卫星光机系统的调研，实现改进型短轴施密特光学结构的设计仿真，成像质量接近衍射极限，奈奎斯特频率处（14.3 lp/mm）全谱段调制传递函数(MTF)设计平均值为0.847；并就其可展开式外遮光罩进行论证，分析了不同时刻对太阳杂光和外热流的抑制效果，满足系统设计要求。研究内容为我国空间探测红外成像系统的研制提供了一定的参考。