针对空间目标地基自适应光学望远镜成像过程中同时记录目标图像及波前传感器数据的情形, 提出了一种利用波前测量数据的空间目标自适应光学图像复原方法。该方法将大气降质波前表示为望远镜孔径内的二元单纯形样条函数, 而非传统的Zernike模式的线性组合, 基于该区域表示, 为哈特曼-夏克波前传感器建立了平均斜率测量模型, 进而非适定的波前重构问题转化为良态等式约束最小二乘问题, 最终的目标图像即可通过非盲解卷积方法获得。仿真实验验证了提出的方法在不同的湍流强度下均能表现出良好的复原效果, 对测量噪声亦不敏感。

图像质量评价是地基光电探测任务中的基础性的研究工作之一, 与其他事后处理任务密切相关。重点研究了无参、客观自适应光学图像的质量表示与指标提取方法, 总结了目前对图像质量评价研究的基本框架及研究现状。提出了一种基于非线性能量归一化的自适应光学图像质量感知模型, 并结合自适应光学系统与人眼视觉感知的特性, 提取了两个无参、客观像质评价指标, 该指标可用于帧选、复原等关键任务中, 实现对图像质量的自动评价或图像内容变化的自动检测, 评估结果与人眼主观评价呈现出良好的一致性。

针对现有图像盲复原迭代算法多存在耗时较长和难以保证收敛性等问题, 提出一种改进的快速算法.首先根据指数律重建原始图像的频谱, 然后利用原始图像和降质图像的频谱关系, 采用多方向综合估计方法得到点扩散函数.多方向综合估计方法可降低估计误差, 增加算法的稳定性.最后利用得到的点扩散函数和维纳滤波法进行图像重建.与现有算法的对比实验结果表明, 针对适合大量成像系统的G类点扩散函数, 本算法可以得到更准确的点扩散函数估计, 且降低了振铃效应的影响, 取得更好的图像复原效果.

介绍了空间态势感知的概念，以及地基、天基光电探测系统和临近空间平台的特点及研究现状，对不同平台光电探测系统的性能与特点进行了分析。分析表明，地基光电探测系统的观测质量受地球大气湍流和大气吸收的影响，有其极限探测能力，且大部分大气扰动发生在大气最底层的对流层；天基光电探测系统虽然可不受大气湍流的扰动，但光电探测平台的探测时间只有地基望远镜的1/3，且耗资巨大；临近空间平流层平台(飞艇)光电探测系统不受对流层大气扰动的影响，其分辨力可显著提高，并且具有灵活布站等优势。基于临近平台光电探测系统的优势，综述了发展临近平台空间光电探测系统的可行性，归纳总结了将其应用于空间态势感知的技术要求，涉及材料、控制、能源和高能物理等。