针对气象观测领域的研究与应用需要，设计并建立了一种面向气象观测的雷声数据库，其中包含闷雷 28个、霹雳 33个和干扰声 61个，共 122个样本。首先对样本进行采集、制定命名规则并做标签，再针对此数据库使用支持向量机(SVM)与组稀疏最小二乘回归(GSLSR)进行基准实验并对样本进行评价。仿真实验结果表明，雷声数据库的建立为气象领域的研究提供了应用基础和前提。

结合压缩感知成像原理和遥感成像系统的物理可实现性, 提出了采用掩膜编码的多通道复用压缩成像方法.首先, 采用多组随机二值伯努利分布的掩膜为不同光学通道视场进行压缩编码, 在单位积分时间内采集重构图像所需的欠采样数据.然后, 针对传统的全变分范数最小化的重构方法易受遥感图像局部突出特征干扰的问题, 提出了以遥感图像空间域非局部相似度为正则化重构标准的先验约束.实验结果验证了此压缩成像方法的可行性.与传统算法相比, 此重构算法能够在保留图像细节的同时实现有效重构.

空间相机采用交错排列线列探测器对地成像，其奇、偶列图像数据在沿轨方向出现明显的错位变形，为保证图像的几何精度，提出了一种错位校正方法。通过坐标变换法建立了空间相机对地几何成像模型，分析了错位产生的原因。并对交错排列线列探测器对地成像特性，以及沿轨方向、和线列方向的错位位移情况进行了分析。利用蒙特卡洛法分析了轨道、姿态扰动以及目标高程等因素对错位变形的影响，根据其错位变形情况，提出了一种基于光流场的错位校正方法，利用奇、偶列图像的图像块匹配结果生成图像的光流场，通过光流场来实现图像的错位校正。将该方法用于某红外相机遥感图像的错位校正处理，能显著去除掉遥感图像的错位变形，验证了错位变形分析方法以及错位校正方法的有效性。

大视场相机焦平面通常由多个线列探测器交错拼接而成。为保证相机在对地成像中不出现漏缝，提出一种相邻探测器重叠像元数计算方法。通过坐标变换法建立空间相机对地成像模型，分析了漏缝产生的原因。分析了像点在前后两行探测器上沿线列方向的相对位移情况，并利用蒙特卡罗法分析轨道、姿态扰动以及目标高程等因素对像点相对位移计算结果的影响，像点位移计算结果的最小值即为相邻探测器最小重叠像元数，依此给出了相邻探测器的重叠像元数计算模型。将该方法应用于某红外相机焦平面的设计，根据该方法确定了各相邻探测器的重叠像元数，并通过红外遥感图像的匹配实验验证了该方法的正确性。

为了降低对随机相位板的精度要求，提出在光学扫描全息系统中采用二值化相位光瞳对多层3维物体进行全息成像的方法，进行了相关的理论分析和数值模拟。结果表明，与采用连续随机相位光瞳函数的情况类似，采用二值化相位光瞳也能在图像重构时有效地消除模糊的离焦层图像；同时，重构图像的质量与采用的二值随机相位光瞳的随机度有关，当随机度不太低时，可得到质量能接受的重构图像。这一结果对于降低实验条件的要求是有帮助的。

针对超光谱成像遥感存在的光谱仪图像间失配变形，影响地物目标光谱信息纯度的问题，提出了一种结合超光谱图像特点的亚像素配准方法来校正图像间的失配变形。首先，对待配准的可见光近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)光谱仪图像分别进行波段选择和主成分变换，将变换后的第一主分量图像作为待配准图像。然后，将待配准图像均匀划分为具有一定重叠率的图像块，利用相位相关方法估计对应图像块的亚像素平移参数，通过相位相关系数剔除错误的平移参数估计生成图像的光流场。最后，通过光流场来实现光谱仪图像的配准。实验结果显示，该方法配准精度优于0.1 pixel，满足超光谱图像后续处理对配准精度的要求。

为了实现空间相机精密像移补偿，提出了一种基于差分法的空间相机像移速度矢量计算模型。首先，应用坐标变换建立空间相机对地成像模型，分析了空间相机在垂直摄影、侧摆摄影和前后摆摄影时，目标像点与成像面之间的相对运动情况。然后，根据目标像点在成像面上的匀速运动规律，提出对像点位置坐标进行差分计算求得像移速度矢量的方法。最后，对提出的方法与基于坐标变换的像移速度矢量计算方法进行了比较。结果表明，两种计算方法的相对误差在0.1%以内，验证了该方法的正确性。该方法避免了传统坐标变换法复杂的微分计算，提高了计算速度，亦可应用于同类遥感器的像移矢量计算中。

为了测量由于卫星姿态不稳定或振动等原因引起的空间相机亚像元像移,设计了基于联合变换相关器的像移测量试验系统,提出了像移测量方法。阐述了该测量方法的数学原理,给出了面阵CCD的安装位置以及输入图像序列的获取方法。根据相关参数确定了试验系统的傅里叶透镜结构和参数,最终设计了试验系统。应用线性插值和像元合并方法获得具有亚像元像移的输入图像。试验结果表明,像移测量的精度不随景物的内容而变化,测量得到的像移误差均方根值＜0.2 pixel。