为解决高速飞行器红外辐射特性研究中高温气体辐射参数计算问题, 在转动平滑谱带（smeared rotational band, SRB）模型的假设下, 首次提出基于贝叶斯估计的跳转马尔科夫链蒙特卡罗（reversible jump Markov chain monte carlo, RJMCMC）方法来计算高温流场中气体组分红外光谱物性参数。 仿真计算和实验测量表明, 仅需很少的先验知识, 且不需要相关跃迁系数, 该方法可以很好的估计主要振动跃迁带的位置, 所提取的SRB模型参数的变化规律与SRB理论模型结果一致, 利用拟合参数计算得到不同温度下谱带积分发射和吸收系数与逐线计算的结果非常近似。

单幅干涉条纹相位恢复算法中通过两次希尔伯特变换获得正弦分量和余弦分量，然后求出水平方向和垂直方向的相位斜率，再采用积分的方法对相位进行恢复，即可得到全场相位分布。然而，相位变化过快时得到的相位斜率不连续，此时就不能直接采用该方法进行相位恢复。针对这一弊端，将剪切干涉计量原理引入到相位恢复算法中，对包裹相位建立二维复光场，获得连续相位斜率的离散偏导，提出用三次积分法即可恢复原始相位。实验验证该方法不仅能够有效地解决相位变换过快和相位截断的影响，而且能较精确地恢复原始相位。

为了解决相位解包裹时由于相位变化快而出现的欠采样问题,采用剪切干涉的原理建立光场,利用加权离散余弦变换算法求解泊松方程的方法,实现了对横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进.在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,并通过实验研究验证了改进后算法的可行性.结果表明,改进后的算法能够有效地避免由相位变化过快带来的欠采样问题.

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量, 选用双波长激光照射和彩色相机, 用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离, 用红色波长相位减去绿色波长相位, 得到合成波长相位, 经频域滤波和相位解包裹, 得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度, 解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题, 同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度, 增强图像处理可靠度, 提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比, 实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性, 实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量, 扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围, 为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.

以高超声速乘波体为例，针对稀薄大气空间高超声速目标的红外可探测性能进行分析研究。采用工程算法计算了不同飞行条件下的飞行器驻点热流分布，由此得到其辐射平衡温度；采用小区间求和方法计算大气对红外辐射的传输衰减作用；考虑了目标与背景辐射强度差异、点目标成像的弥散现象对探测器作用距离的影响，建立了新的红外探测系统作用距离计算模型。仿真实验表明，弥散系数随着目标探测器间距离而变化；随着飞行器飞行速度的增加，系统对目标的探测距离增大，同时与长波波段相比，中短波波段时的探测距离更大。外场试验结果表明，与现有算法相比，本文方法具有较高精度。

一氧化氮(NO)对高超声速飞行器本体和流场红外辐射传输有重要影响，而目前HITEMP数据库只能计算70 K~3000 K温度范围内的谱线参数，同时现有的高温条件下NO配分函数算法一般运算量大、且较少考虑电子基态双重分裂的影响，因此获取更为高效精准的NO辐射参数非常重要。根据乘积近似模型将NO配分函数分解成电子、振动、转动等配分函数，且在计算电子配分函数时考虑了NO电子基态中2个自旋分量的作用，以提高算法的准确性；对于3000 K~8000 K温度范围内，对振转配分函数乘积进行修正。实验结果表明，在70 K~3000 K温度范围内，本配分函数与HITEMP数据库的配分函数几乎完全相同，最大误差不超过0.3%，但该算法还可用于计算非平衡态下配分函数；在3000 K~8000 K温度范围内，该方法取得了与现有的基于求和运算的配分函数计算方法以及实验相近的结果。

滤波是干涉图像处理中的关键问题之一。为解决加窗傅里叶滤波在干涉条纹处理中运行时间长的问题，采用了快速傅里叶变换算法用以减少计算时间。通过加窗傅里叶变换，克服了傅里叶变换在干涉图相位局部信息不能提取的缺点，提出了一种快速加窗傅里叶滤波方法，实现了干涉条纹的快速滤波。在保证滤波效果的同时，缩短了计算时间，大大提高了干涉条纹处理速度，从根本上解决了加窗傅里叶滤波耗时长的问题，使得加窗傅里叶滤波方法应用于散斑在线检测成为了可能。实验验证了本方法的快速性、有效性和可靠性。

已有的相位解包裹算法都只是对真实相位进行求取而忽略了相位包裹数k值存在的意义。基于最小二乘解包裹算法提出对k值直接求取的算法，从而对解包裹更能准确地求出真实相位。在此基础上，提出新的解包裹方法，不仅提高了解包裹的精度，而且减少了解包裹的时间，加快了运行速度，并通过程序验证了该算法的可行性。为高精度、大计算量的解包裹提供了新的参考方法。

为了满足长波红外导引头抗干扰的需要,通过对目标和诱饵弹的红外特性的分析,得到了长波红外导引头中目标和诱饵的图像特征,提出了一种在小目标阶段对抗诱饵的方法,并给出了在跟踪状态下对抗诱饵弹的算法流程.算法立足于目前的导引头跟踪体制,计算量小,能够满足导引头实时处理的需要.