目前高光谱成像技术已经在遥感、探测等各个领域得到了 广泛应用，但是在医学、材料学和微电子学等新兴学科领域，被动式成像方式自身却存 在一些局限性和不适用性。探讨了一种波长可调谐的凝视型高光谱成像系统。 使用波长可调谐的单色光实现了对被拍摄物体的快速光谱测量，并利用光栅作为分光元件，使 该系统的兼容性和拓展性得到了极大提高。该研究对于类似成像系统的设计具有一定的参考和借鉴意义。

提出了一种获取高分辨率大视场红外目标图像的改进优化方法.相比较于传统方法中存在的大视场和高分辨率之间的矛盾，设计了整机摆扫及同步像移补偿的实验方案.详细分析了精确的速度控制和像移补偿对于整个系统成功实现所起的决定作用，并对这两部分进行了优化设计.实验和仿真结果具有较好的一致性，从而验证该设计方法在工程上的可实现性.实验结果显示，扫描控制的速度误差为0.19%，经同步像移补偿后所得到的红外图像具有大视场以及高分辨率.

采用晶格匹配的平面型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料,设计了一种大光敏元、带有保护环的InGaAs线列探测器。通过I-V测试、扫描电容显微技术(SCM)测试,研究并确定了线列器件的盲元与保护环结构之间的关系。通过设计改进,解决了器件的盲元问题。24×1 InGaAs线列短波红外探测在室温20 ℃、-10 mV偏压下,暗电流密度约5 nA/cm2。将光敏芯片密封在集成了热电制冷器(TEC)的金属管壳内,组件工作温度5 ℃,探测器响应光谱在1.0 μm~1.67 μm范围,平均峰值电流响应率为1.3 A/W,平均峰值探测率为3.4×1012 cm·Hz1/2/W,响应的非均匀性为1.5%。探测器经历一定条件的可靠性筛选试验后,性能未发生明显变化,并进行了航空机载成像应用,成像图片清晰。

针对无人机红外行扫描仪对大容量图像数据实时高速存储的需求，提出并实现了一种基于SD卡乒乓存储方式、存储容量可扩展的无人机红外行扫描仪图像采集系统。该系统利用FPGA并行处理的优势，设计了一种基于BUS总线控制的SD卡乒乓存储方式,这种存储方式不仅可以极大的提高存储速率，而且使得存储容量可以根据实际需求进行扩展；并利用DSP逻辑运算的优势，设计并实现了FAT32文件系统，并在SD卡上成功移植；还利用图形化语言Labview编写了图像回放和分析软件，实验结果表明该系统能有效应用于无人机红外行扫描仪，其性能完全满足实际应用的需求。

论述了一种高可靠、低运行成本、光学非接触式的基于紫外光诱导荧光码头溢油监测的方法。通过对润滑油、柴油紫外光诱导荧光光谱的探测确定了以360 nm 附近的荧光峰值作为溢油监测的特征峰，设计了用于码头溢油监测的原理样机。通过对不同探测距离下荧光信号强度及误差的测量发现二者有较好的线性关系，讨论了影响系统测量误差的主要因素，并通过滑动平均的方法提高了系统的信噪比。本系统油膜探测灵敏度达微米量级，可以实时监测超标排放或意外泄漏的碳氢化合物，并在污染事态扩大之前及时报警通知相关部门做出反应，是溢油监测研究的一大进步。

机载多光谱扫描仪大多采用大口径平面型黑体作为机上实时热参考源。由于机载环境温度的变化范围 宽，而且黑体表面温度容易受气流的影响，如何对大口径平面型黑体进行高精度温度控制是机载多光谱扫描仪设计的一个 难点。设计了一种新的平面型黑体温度控制系统。该控制系统先通过基于CompactRIO的嵌入式PID算法产生PWM信号，然后用H桥将其放大，从而对 热电堆的加热和制冷进行控制。实验结果表明，本文设计的温度控制系统在环境温度变化且黑体表面受气流 影响的情况下，可将黑体温度控制在环境温度± 20℃范围内的任一温度点，控制精度可达到± 0.1℃，满足热红外参 考源的应用要求。

针对日益严重的天然气管道泄漏问题, 研制了一台基于吸收光谱技术的实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达.介绍了该仪器的工作原理, 论述了该仪器的系统构成、设计方法, 探讨了高精度激光稳频, 实时定标系统等关键技术.地面试验和机载试验数据的分析结果证明了该仪器的工程实用性.

从理论上阐述了混合像元的产生机理和混合像元线性分解模型, 研制了一套地面成像光谱实验系统, 直接获取了高精度的端元光谱数据, 通过像元合并的方式构造混合像元, 针对不同丰度的非立体空间混合像元端元, 分析了根据线性分解模型加权计算得到的光谱与实际混合光谱的误差, 进而论证了线性分解模型的精度.

设计了一种基于棱镜-光栅-棱镜(PGP)的便携式地面成像光谱辐射计。系统的波段范围为可见-近红外，共有344个波段，光谱分辨 率优于10nm，空间分辨率优于1mrad。本文以混合像元分解研究为应用背景，阐述了地面成像光谱辐射计的基本原理，分析了系统的主要技术指标，详 细论述了系统设计，并对系统进行了相关测试。结果表明，系统具有较高的光谱、空间分辨率及良好的便携性，工作稳定可靠，非常适合在野外环境中应 用，从而验证了便携式地面成像光谱辐射计用于混合像元分解研究的可行性。

研制了一台机载三维激光雷达系统，它采用Nd:YAG高重频激光器作为光源，检流计和摆镜构成扫描机构，C30659-1060-R8B雪崩激光二极管作为望远镜回波探测，Si的PIN管作为发射光触发脉冲的探测，时间间隔测量卡用来探测距离。探测的距离精度35 cm, 振镜摆动频率:50 Hz(光学角±10°),20 Hz(光学角±25°);振镜摆动角度:机械摆角±12.5°(实现光学摆角±25°);回波强度8 bit;高重复频率累加可以得到三维的距离和强度信息。