为满足气象水文、天文观测等领域对短波红外遥感器高精度探测需求, 近年来对短波红外探测定量化应用的需求越来越高。本文针对高轨面阵短波红外遥感器在轨各种因素引起的非均匀性变化情况, 基于面源黑体定标结合恒星定标的在轨绝对辐射定标设计方案, 结合某遥感器任务研制过程的具体实际, 分析了定标精度主要影响因素及优化措施, 包括星上定标方案优化、星上黑体温度控制优化、恒星提取算法优化等。通过实验室测试对在轨辐射定标方法进行了验证, 并对在轨绝对辐射定标不确定度进行预估, 评估结果表明定标不确定度能够满足应用要求。

介绍了一种基于像差理论的离轴三反光学系统初始结构的求解方法，使用此方法设计了一个适用于空间遥感系统的离轴三反光学系统。该系统的工作波段为7.7~10.3 μm，焦距为1000 mm，系统F数为2，视场角为1°，给出了其具体的优化过程并进行了性能分析。设计结果表明,该系统满足空间遥感光学系统要求的长焦距、大口径、成像良好、结构紧凑等特点，验证了该方法的正确性和可行性。

由于大气环境的变化, 大气气溶胶污染对光学遥感器成像品质的影响越来越受到载荷研制部门的重视。 天基光学遥感系统成像过程中, 受到大气气溶胶退化的影响使得光学遥感器成像品质的恶化。 大气导致图像质量降低主要原因之一是气溶胶混浊介质引起的前向光散射。 根据气溶胶辐射特性, 利用混浊介质辐射传输方程, 推导了包含气溶胶光学特性的大气点扩散函数模型。 根据此模型, 定量化分析与评价其对光学遥感器成像的大气模糊效应。 研究发现气溶胶介质除了对遥感器成像过程中大气透过率能量衰减影响外, 更重要的是由于散射对成像质量产生退化作用, 大气气溶胶光学厚度的增加使得气溶胶散射强度的增强, 气溶胶光学厚度的变化同样强烈的影响着点扩散函数的空间分布范围, 正是因为气溶胶在空间域内对图像产生的退化作用, 使得遥感图像质量降低, 尤其是图像清晰度的下降。 同时, 该模型也为遥感图像仿真中, 大气链路环节的优化与改进提供了参考依据与模型方法。

为解决无人机景象匹配导航及制导对匹配算法实时性要求较高的问题，对SIFT算法中的生成特征描述符环节进行改进，提出了以特征点为圆心构造同心圆环划分特征邻域的匹配算法；同时对匹配点对进行筛选，减小模型估计误差，提高精度。以大量的存在尺度缩放和角度旋转的遥感影像进行仿真，实验表明该方法在保持SIFT算法定位精度的前提下提高了算法的实时性。

高分辨率空间光学遥感器在轨工作时，由于受到各种因素的影响，无法清晰成像，目前多采用自适应光学方法与技术进行校正。传统自适应光学系统体积较大，结构复杂，难以应用于高分辨率空间光学系统的在轨校正。无波前传感器自适应光学系统去除了传统自适应光学中的波前传感器，大大简化了系统结构，具有体积小、易于实现等优势，特别适用于高分辨率空间光学遥感器的在轨校正。提出了一种利用无波前传感器自适应光学解决高分辨率空间光学遥感器大口径面形误差校正以及宽视场校正等问题的方法。通过对典型的三反射式空间光学遥感器进行仿真研究，验证了利用无波前传感器方法校正大口径主镜面形误差的有效性。搭建了宽视场校正原理性实验平台，通过实验验证了宽视场无波前传感器校正方法的有效性。