煤矿开采是最重要的甲烷排放源, 然而其排放清单的准确性很低, 一个关键的原因在于缺乏精准识别和定位该类排放源的能力。近年来, 前沿研究表明可以利用卫星高光谱数据反演高分辨率的甲烷异常, 从而帮助识别排放源。但是, 在地表类型复杂地区该算法会完全失效。针对这一问题, 率先提出一种基于 L1 重加权和迭代收缩阈值算法 (ISTA) 匹配滤波器的算法。利用高分五号 (GF-5) 数据在山西地区的实验表明, 该方法性能显著优于现有的其他方法。实验中, 本方法识别出 23 个甲烷强点源, 这些点源全部位于 TROPOMI 的甲烷高值区内, 且高分辨遥感影像显示这些点源处存在典型的煤矿开采设施。该方法的提出为利用 GF-5 卫星数据在世界范围实现甲烷点源排查奠定了技术基础。

介绍了黑体温度测量的溯源途径及方法, 分析了探测器绝对光谱响应、透镜透过率及面积效应等对黑体温度测量的影响, 试验测量结果表明黑体温度可以通过标准探测器进行量值传递并溯源。与传统溯源方法相比, 利用标准探测器进行量值传递测量精度可提升一个数量级, 达到0.8%的水平。

为解决红外目标隐身效果评估过程中辐射计视场响应不均匀对测量结果的影响，提出一种等立体角标定和测量的方法。采用同光路原理消除光学系统轴外像差造成的视场响应非均匀对测量结果的影响，实现红外隐身目标辐射强度等参数的标定和测量。以标准黑体为测量对象，采用本文提出的测量方法对其在（3～5）μm的积分辐射强度进行实验验证，结果表明其测量值与标准值相对误差小于2%，测量相对不确定度优于3.7%(k=2)。

为了提高荧光超分辨显微技术的时间分辨率，提出了各种高密度荧光分子定位算法。对基于压缩感知模型的凸优化(CVX)工具箱的内点算法、同伦算法以及正交匹配追踪(OMP)算法的重构密度、定位精度、定位时间进行比较。模拟结果表明，CVX方法和同伦算法能够在高密度情况下实现精确定位，OMP算法与同伦算法运行时间比CVX算法短，但OMP算法在高密度的情况下定位精度相对其他2种算法明显下降。实验结果表明，3种算法都能实现高密度的荧光分子定位，CVX方法和同伦算法具有较好的重构效果；在500幅图像重构中，同伦算法与OMP算法的速度相比于CVX算法分别提高了14.9倍和21.2倍，大幅度缩短了重构时间。

卡塞格林系统观测不同距离目标时需要用螺纹微调旋转次镜的方法来改变焦距以获得清晰的像, 但次镜随螺纹旋转会导致系统成像的周期性晃动, 这在许多高精度光学仪器中是不允许的。针对该问题, 分析了系统成像周期性晃动的影响因素并给出具体的运算公式。通过具体事例结合工厂加工水平, 分析出该加工精度下的最大可能偏差, 若其不在仪器误差允许范围内, 就需采用无旋转的次镜微调机构。结果说明, 用旋转次镜的微调机构产生的晃动半径有0.65 mm, 而用无旋转的次镜微调机构产生的晃动半径只有 0.13 mm, 系统精度得到较大提高。

凝视阵列型热像仪的空间噪声制约着热像仪对远距离目标的探测、分辨、跟踪性能。为解决热像仪空间噪声实际测量问题, 分析了热像仪的空间噪声测量原理, 给出了热像仪基于信号传递函数的空间噪声测量数学模型, 介绍了热像仪某一组、某一区域或全部像素如何剔除时间域NETD, 再通过统计计算得到其空间NETD的数学模型。对制冷型MCT320×256凝视列阵热像仪的SiTF和空间NETD进行测量, 当背景黑体温度为5 ℃时, FOV区域中心信号传递函数(SiTF)为27.29 mV/℃, NETD为0.128 ℃, 20 ℃时FOV区域中心SiTF为29.03 ℃, NETD为0.121 ℃。测量结果表明: 该方法可评估空间噪声对热像仪性能的影响。