为了实现夜间低照度图像的增强，提高目标检测模型在夜间低照度条件下的检测精度并减小模型的计算成本，提出了一种基于知识蒸馏和数据增强的夜间低照度图像增强以及目标检测多任务模型，基于高质量图像模型进行知识蒸馏，利用高质量图像的特征信息指导模型训练，从而使模型在夜间低照度图像中提取到与高质量图像类似的特征信息。利用这些特征信息可以实现图像的对比度增强、去噪以及目标检测。实验结果表明，提出的蒸馏方法可以提升16.58%的夜间低照度目标检测精度，且用该方法增强的图像可以达到主流的基于深度学习的图像增强的效果。

为了更好地了解这两种结构对光电发射性能的影响，设计和生长了两种结构的光电阴极样品，对其光电发射性能进行比较，并利用薄膜光学的矩阵法推导的光学性能公式以及通过求解一维连续性方程推导的量子效率模型，对比研究了光电阴极发射层、缓冲层厚度变化以及Al_xGa_1-xAs缓冲层中Al组分变化对两种结构光电阴极光学性能和量子效率的影响。这两种结构对光电发射性能的影响机理并不相同，因此作用效果也大不一样。渐变带隙结构的光电阴极通过引入内建电场和减少界面复合从而提升光电发射性能，而DBR结构则通过形成法布里-罗伯共振腔，使得特定波长的入射光在共振腔内来回反射进而被多次吸收，从而加强光电发射。激活实验结果表明，DBR结构样品的发射效率与渐变带隙结构相比具有明显优势，尤其是在755，808和880 nm处有更高的发射效率峰值，可分别提升37.5%，38.9%和47.0%。最后利用模型拟合了量子效率曲线，验证了光学性能参量对复杂结构光电阴极的重要影响及理论模型的合理性。

视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展，经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差，特别是在10^?3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想，这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题，从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正：考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正；基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正；考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响，在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据，验证了改进视距模型的有效性和实用性，这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。

电子轰击型有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor，EBAPS）具有高增益、快响应、低功耗和低成本等优点，研究EBAPS已成为微光夜视成像技术的一个重要发展方向。国内相关机构在电路设计时，对于EBAPS成像电路中所涉及到的芯片主要还是依赖于进口，为加快EBAPS器件成像电路的国产化进程，研制了一套基于EBAPS的全国产成像电路评估板。该电路以国产复旦微FMK50t系列的FPGA芯片为主控芯片，通过设计CMOS( complementary metal oxide semiconductor) 驱动模块、数据处理模块、Cameralink显示模块等，分别完成对EBAPS器件的驱动、数字图像处理和实时显示等功能。实验结果表明：在轰击高压为负1 500 V的情况下，该国产EBAPS相机的最低探测照度可达到10^?3lx量级。

光谱匹配系数是微光夜视仪性能评估的重要参数，但传统的光谱匹配系数只能反映出光电阴极在响应波长范围内与目标光谱的吻合程度，并不能区分出不同代的光电阴极在微光夜视系统中的性能。因此，结合初始对比度、光电阴极的积分灵敏度和光谱转换系数建立了一个评价因子方程，用于描述光电阴极对探测景物的影响，同时对目标与背景的初始对比度公式进行改进，提高了初始对比度的准确性。计算超二代光电阴极材料New S₂₅和三代光电阴极材料GaAs与不同景物的光谱匹配系数和评价因子，New S₂₅与景物的光谱匹配系数要大于GaAs与景物的光谱匹配系数，证明了光谱匹配系数的局限性；GaAs与景物的评价因子大于New S₂₅与景物的评价因子，证明了提出的评价因子能够更有效地评估微光夜视系统的性能。

为了提高InGaAs光电阴极的光电发射性能，探究新型激活工艺，采用Cs/NF₃和Cs/O两种激活方式对InGaAs样品进行激活实验。对同一结构的InGaAs阴极样品，分别进行了激活实验、衰减实验、光谱响应测试和表面成分分析，分别从白光光电流、衰减稳定性、光谱响应和表面成分等角度测试并分析了不同激活工艺下阴极的性能参数。通过对比Cs/NF₃和Cs/O两种激活方式的实验结果可知：Cs/NF₃激活后的InGaAs光电阴极在白光光电流、截止波长和光谱响应方面明显优于Cs/O激活后的样品，光谱响应的增强效果在近红外波段尤为明显，在1 064 nm处Cs/NF₃激活后阴极光谱响应是Cs/O激活后的4.7倍；然而，与GaAs光电阴极Cs/NF₃激活能够获得更高的阴极稳定性这一现象不同，Cs/O激活的InGaAs光电阴极的稳定性明显优于Cs/NF₃激活，Cs/NF₃激活在截止波长和光谱响应方面的优势在连续光照衰减后消失。

根据微通道板黑点检测原理与黑点光晕特征设计了一种检测方法，该方法利用圆提取技术实现荧光屏图像的半径和圆心提取，通过高斯拉普拉斯算子实现目标黑点粗检测。基于黑点在不同电压下外围呈现光晕的特征，利用对比度受限的直方图均衡化并结合阈值分割的光晕检测法实现黑点光晕的提取。测试结果表明，该方法可以将荧光屏划痕、灰尘与微通道板黑点有效区分，从而实现黑点的自动提取。

荧光屏时间特性是评价像增强器性能的重要参数之一。微光像增强器纳秒级荧光屏余辉时间目前尚缺乏测试手段，基于传统像增强器余辉时间的测试方案，研制了纳秒级荧光屏余辉时间测试系统。该系统通过采样速率250 MHz的高速信号发生器完成对激光二极管光脉冲的激励，经由下降时间为0.57 ns的光电倍增管完成对荧光屏光信号的光电转换，μA量级的微弱光电流信号经放大及单端转差分电路，在AD9684中完成AD转换，随后荧光屏数字亮度信息经现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）后存储至DDR（double data rate）单元内，经上位机发出指令实现DDR内存的读取，通过USB3.0高速传输协议至上位机中。在数据处理中采用卡尔曼滤波及快速寻找下降沿算法，实现对采集数据的噪声滤波和余辉时间的准确测量。测试结果表明，该纳秒级荧光屏余辉时间测试系统可对具有超快光学特性的像增强器进行有效测试，P47型荧光粉的余辉测试结果达到118. 094 4 ns，重复度为2.08%。