对含高密度差材料的大尺寸多层球壳构件采用双能CT方法进行无损检测,当采用高能射线扫描时,低Z材料区对射线基本无阻挡,而采用低能射线扫描时又会被高Z材料区截断,因此需要根据双能射线投影特征开展针对性的图像重建方法研究。首先，根据材料结构特征建立仿真模型,分别模拟得到高、低能射线的投影正弦图,然后采用滤波反投影和代数重建法等算法进行图像重建。通过仿真和比较分析,得出先融合投影再重建图像的方法要整体优于先分别重建再融合图像的方法。另外，为保证图像重建质量,在进行扫描射线能量选择时,要考虑提高局部投影质量,更要尽量减少被截断的总投影量。

重建算法是计算机断层成像（CT）技术的核心。在解析法CT重建过程中，结合先验信息和引入优化约束条件较为困难。通过对滤波反投影(FBP)原理及其重建图像与理想CT 图像差值关系的分析，构造了以FBP 为基础的迭代循环，解决了解析重建过程中先验信息的利用和优化约束条件的引入问题。为抑制迭代FBP 产生的图像伪影，将全变分(TV)模型引入重建过程，建立了TV 约束迭代滤波反投影CT 重建方法。在数值模拟中，针对完善投影数据、稀疏投影数据、含金属投影数据和有限角投影数据等不同情况，重建出了与原始模型高度一致的CT 图像，研究表明TV 约束迭代滤波反投影方法是一种精度高、适应性较强的CT重建方法。

为去除X射线CT图像中的环形伪影,建立了一种投影数据预处理方法。该方法通过对各角度投影数据逐一进行分段多项式拟合的方式建立异常探元的备选校正因子集合,再根据备选校正因子的概率密度分布确定最可几校正因子。介绍了方法的物理依据、原理及其实现步骤,并分析了其在复杂条件下的适应性。结果表明:该方法对稀疏环形伪影、密集环形伪影以及伴随强噪声污染的CT图像环形伪影均可去除;与中值滤波等方法相比,可以更好地保持图像的空间分辨率。该方法可用于多材质检测对象CT图像的处理。

针对图像抖动导致光电成像系统的成像分辨率降低的问题，提出了一种基于成像分辨率的光电成像系统抖动要求分析方法.根据抖动频率将抖动分为高频抖动与低频抖动，高频抖动按高斯、正弦、线性等三种抖动分布考虑，低频抖动按线性抖动分布考虑，给出了各抖动分布对应的调制传递函数模型，进而建立了含抖动全系统调制传递函数模型.基于成像分辨率要求与调制传递函数模型，给出了抖动要求定量分析方法，并给出了相应分析流程与算法.根据流程，结合特定系统参量，进行了仿真分析，结果表明: 在一定成像分辨率条件下，低频视轴抖动可允许值最大，其次为高频线性抖动可允许值，最后为高频正弦与高斯抖动可允许值.

对空间目标实际探测过程中，光电系统的探测能力不仅与其可探测信噪比有关，还与其所成图像的质量有关，即空间分辨能力有关。针对现有光电系统探测能力分析不足，提出了一种基于调制传递函数下的信噪比探测模型(MSNR)，给出了基于MSNR下的系统极限探测能力综合评估方法，实现可定量分析大气、像差、目标运动等对系统探测能力的影响；利用实测数据完成对MSNR模型的完善，对不同条件下光电系统的极限探测能力进行了仿真，仿真结果表明: 大气条件、系统像差、目标运动等条件对系统的探测能力影响明显，目标运动导致探测能力降低近1.0等星；该方法实现定量对光电系统的探测能力进行综合评估，可为系统优化设计与实际工作开展提供一定的科学依据。

分析了光电系统探测能力的影响因素，建立了基于各影响因素的系统探测能力模型，提出各影响因素敏感因子概念，给出了敏感权重分析评价方法，并且实现对系统探测能力的敏感度分析.基于建立的敏感性分析方法，对光电系统进行了敏感性仿真分析，给出了各影响因子的敏感权重.结果表明：系统口径、系统焦距、大气透过率、探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数对探测能力的影响最为明显，且探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数的变化与系统探测能力的变化成反向关系；天空背景亮度、系统透过率、CCD的量子效率以及积分时间对探测能力的影响为其次，除天空背景亮度外，其他参量与探测能力均属正向变化；系统的遮拦比对探测能力的影响程度最小，且其变化与探测能力呈反向关系；各参量的敏感权重与参量关系基本固定，不随初始条件变化而变化.仿真结果验证了该敏感度分析方法具有一定的完备性与通用性，可为系统设计提供技术支持.

为了评定基于室温中红外HgCdTe光导探测器的氟化氘激光阵列靶斑仪系统的测量不确定度，需要对HgCdTe光导探测器响应率的温度特性进行定量分析.理论分析了室温中波红外HgCdTe光导探测器响应率与温度和波长的关系，得出了在一定范围内探测器响应率可以近似表示为温度和波长变量分离函数形式的假设.采用波长为3.8 μm和1.31 μm激光光源，分别测量了在－40℃~+30℃温度范围内室温中波红外HgCdTe探测器响应率变温特性，实验结果验证了在测量不确定度范围内假设的正确性.基于此结论，提出了一种高效标定HgCdTe光导探测器在氟化氘激光波长处响应率温度特性的实用方法.

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数，本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法。该方法由热吸收体测量入射激光的总能量，由光电探测阵列测量光斑的时空分布。研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器。探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成，有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm，光斑测量空间分辨力为1.1 cm，时间分辨力为20 ms。该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点，适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量，并已成功应用于外场实验。

准确测量激光远场光斑强度时空分布是分析强激光大气传输效应和评价激光系统性能的有效手段。概述了测量激光光斑强度分布的几种方法及其适用性，重点叙述了基于阵列探测法的强激光远场光斑强度分布测量技术，总结分析了量热阵列法、光电阵列法和量热/光电复合法等三类阵列探测系统应用特点。最后介绍了两种分别用于测量连续波高能激光和重频脉冲激光的光电阵列靶斑仪，系统具有结构紧凑的特点，能够满足运动靶目标上强激光参数测量要求。

远场激光光斑测量是研究高功率激光大气传输效应的有效方法，同时也是测试分析激光系统远距离瞄准能力的主要手段。设计了一种基于光电探测器阵列的高重复频率脉冲激光光斑分布探测阵列，实现了到靶激光总功率和光斑时空分布的定量测量。该探测阵列由297路Si-PIN光电探测器单元组成，其中心区域空间分辨力为1 cm，有效探测尺寸为32 cm、波长范围为300～1100 nm。结果表明，该系统可用于最小脉冲宽度为10 ns、重复频率为1～20 kHz、动态范围为0.02～100 μJ/cm2的脉冲光斑测量。