静态傅里叶变换光谱仪的反射镜采取微阶梯反射镜, 使光谱仪可在无需空间驱动装置的前提下实现空域上各级次的同时采样。通过理论研究和对测试数据的对比分析, 确定使用楔形玻璃条制作微阶梯反射镜。此方法采用常规光学零件加工工艺制作1个楔形玻璃块和10个楔形玻璃条, 然后按序选取楔形玻璃条, 并逐一光胶在楔形玻璃块的斜面上, 且相邻楔形玻璃条的接触面用紫外胶固连; 水平方向反复推动相邻后一个楔形玻璃条直到检测仪器测量出相邻楔形玻璃条的阶梯厚度差达到要求为止; 用紫外灯固化紫外胶; 重复以上步骤制作出所需台阶数目的微阶梯反射镜。和别的制作方法相比, 此方法安全性和可行性高, 而且具有一致性、台阶厚度可控特点, 可制作出台阶高度误差为0124 μm、表面粗糙度为12 nm的微阶梯反射镜, 达到系统设计要求。

干涉式长波红外光谱成像技术以其独特的工作原理和谱段特性, 在众多领域具有广泛的应用前景。为解决仪器小型化、轻量化问题, 研究了一种基于变间隙法布里-珀罗(F-P)干涉仪的新型长波红外光谱成像系统。在分析系统工作原理的基础上, 研究了确定F-P干涉腔两反射面的反射率、变间隙干涉腔的楔角等主要参数的理论依据; 搭建了实验系统, 得到了整个装置对黑体宽波段热辐射的响应; 通过将系统测得的聚丙烯薄膜的透过率曲线与高精度光谱辐射计测量结果进行比较, 结果显示系统光谱分辨率满足理论设计要求。研究表明: 该系统能够有效满足长波红外光谱成像系统的轻便化、小型化的需求。

为了提高复杂场景弱小目标高光谱融合图像的质量, 提出了基于相似性分类的主成分融合方法。光谱数据像素向量的相似性测度分类产生类矩阵, 通过由类矩阵主成分变换的降维投影矩阵来投影变换原有光谱数据, 获得降维数据矩阵。对比了传统PCA与基于欧式距离分类的PCA(ED_PCA)、基于光谱角分类的PCA(SA_PCA)、基于光谱信息散度分类的PCA(SID_PCA)和基于正交投影散度分类的PCA(OPD_PCA)四种改进方法的融合性能。实验结果表明: SA_PCA和SID_PCA方法兼具了ED_PCA和OPD_PCA的优点, 对比度提升较好, 阈值参数不敏感, 运行时间较短。

针对独立成分的排序问题，提出一种滑窗负熵统计的独立成分特征提取方法，并将优选成分应用于目标检测。采用小窗口在独立成分的二维空间范围滑动，采用非多项式负熵逼近统计评价每个窗口数据，将窗口统计值的最大值作为该成分的评价值，按照评价值大小排序；采用直方图零值分割方法，确定有效独立成分阈值，将独立成分进行二值化，实现特征提取后独立成分的目标检测。实验结果表明，基于滑窗负熵统计的独立成分特征提取方法，既能避免野值对评价优选结果的影响，又能优选出含有较小目标的独立成分，便于感兴趣目标的快速检测。

提出一种空间降采样独立成分特征分离方法, 用于缩短独立成分分析(ICA)法在高光谱图像特征分离时的运算时间。该方法通过对高光谱图像的二维像素空间进行网格划分得到较小的窗口; 基于光谱相似性测度法度量每个窗口中中心像素与周围像素的距离。然后舍弃这段距离小于阈值的周围像素, 而将大于阈值的周围像素和中心像素作为样本量进行FastICA, 获取投影矩阵变换原始数据, 得到特征分离的ICA成分。对比了传统ICA与空间降采样(SDS)ICA(SDS_ICA)的性能, 研究了降采样阈值参数、降采样窗口参数及初始投影矩阵对SDS_ICA特征分离性能及运行时间的影响。实验结果表明: 应用SDS_ICA时, 仅设置适中的阈值和不敏感的窗口大小参数, 就能保持与传统ICA相近的特征分离性能, 运行时间减少了30%以上。该方法适合应用于高光谱准实时特征提取、数据降维及目标探测等领域。

研究降维、去冗后光谱数据色彩显示问题。传统的光谱数据色彩显示时, 常采用截取或压缩至0~1范围进行映射, 容易丢失图像细节, 提出一种基于多区间平移映射评价优选方法的光谱数据色彩融合显示算法。首先对光谱数据立方体进行主成份变换, 将前三成分分别赋值给对色空间的黑白通道、红绿通道和黄蓝通道, 然后经过空间变换到sRGB空间, 将数据分段平移到0~1范围, 映射至8位RGB空间, 并对每次平移映射图像进行标准差、熵、平均梯度的单项评价, 全部平移结束后, 对所有的评价值进行综合评价, 选取综合评价值最高的区间输出映射。实验结果表明, 融合图像能最大限度地保证图像的能量、信息和清晰度, 有利于人眼的快速识别判断。

为解决某三轴可旋转光电侦查平台上光束旋转的姿态计算问题,分别利用了四元数算法和坐标变换算法对该问题算法进行了推算.经过仿真验证,这两种算法都能够得到正确结果.相比较而言,坐标变换算法形式简单,便于理解和实现.但是,坐标变换计算过程中大量使用的三角函数计算,计算量大,实时性差;四元数算法使用的三角函数计算很少,更易于工程应用.

为了使基于数字微镜阵列 (DMD)的电视图像目标模拟器满足不同视场成像系统的测试和评估, 本文介绍了一种变焦准直投影光学系统的设计。此变焦系统采用二次成像结构, 利用透镜组的切换来实现变焦, 为了提高像质并简化结构, 在设计中引入非球面, 光源通过全反射棱镜 (TIR)反射到 DMD上。光学系统工作在近红外波段, 长入瞳距使模拟器变焦系统与导引头光学系统光瞳相匹配, 并为导引头、模拟器提供足够的安装空间。在变焦过程中, 相对孔径保持不变。光学系统像质满足模拟器使用要求。