为了解决正一级频谱区域定位方法依赖先验模板或参考光波倾斜角的问题，提出一种利用频谱相位最大值自适应定位全息正一级频谱区域的方法。对预放大数字全息的频谱相位分布进行了理论分析，获知频谱相位的最大值处于正一级频谱的中心位置。利用频谱相位的最大值点与全息频谱振幅的三个区域（正一级、负一级和零级频谱区域）重心的最小距离，判定和定位全息正一级频谱区域。最后，以微孔阵列、相位台阶为样本进行了实验。实验结果与理论分析一致，该方法测量相位台阶的横向误差为3.7 μm，高度标准偏差为4.2%，能准确地定位正一级频谱的区域位置，而不依赖于先验模板或参考光波的倾斜角，为离轴全息频谱滤波提供了一种频谱区域自适应定位方法。

使用连续镜面变形镜生成涡旋光束，根据涡旋光束相位的螺旋对称结构，变形镜驱动器设计成环形排布，通过生成环形螺旋波前来解决连续镜面变形镜不能拟合奇点的问题。在光路中加入4f滤波系统来滤去高频噪声和次级衍射旁瓣。推导了空间滤波的小孔半径的表达式，这可以保证在滤波过程中尽可能保留主瓣信息，并且完全消除旁瓣。仿真得到了拓扑荷数等于-5~5的无旁瓣的涡旋光束，得到的振幅分布具有破坏性的环形结构，相位分布是比较理想的螺旋结构，而且滤波之后的模式纯度接近理想值。该方法使用的连续镜面变形镜面形变化灵活，可以承受高功率，对于模式可调的高功率涡旋光束的生成有很好的应用前景。

针对目前空间目标检测技术存在目标识别难度大、虚警率高、算法效率低等问题，提出了一种基于自适应空间滤波多级假设检验（ASMHT）算法的空间目标识别方法，用于提取光电观测系统在恒星跟踪模式下的空间目标，包括目标粗筛选与目标精筛选两过程。目标粗筛选使用尺度空间高斯差函数得到预处理后星图中各候选目标的尺度值，并将目标尺度值作为空间滤波窗口的尺度大小，利用连续多帧空间滤波窗口内不同种类目标的灰度分布特征代替灰度相关准则，去除无像移的背景恒星和随机噪声，筛选出疑似运动目标。目标精筛选使用改进的多级假设检验方法，通过建立疑似运动目标速度搜索窗极大提高了算法效率，最后依据轨迹特征筛选出空间目标。空间目标仿真星图结果表明，与现有空间目标识别方法相比，ASMHT算法具备空间目标低信噪比条件下的目标识别能力，且综合检测性能最好，在相同的虚警率下可获得更高的检测率。真实星图测试比较结果表明，ASMHT算法计算复杂更低，实现了更加精确的空间目标识别。

针对航空相机焦面检测的问题，提出了一种基于异相差分滤波器的航空相机焦面检测方法。首先对空间滤波效应自动检焦原理进行介绍；其次使用异相差分检波算法设计异相差分滤波器消除空间滤波信号中的基频成分，增大信号信噪比与振幅，提高检焦精度，并对异相差分滤波器输出信号的频谱进行分析；最后设计成像实验，在5~53.2 mm/s之间根据典型速高比设置导轨移速，进行25次像面检测并选用传统图像检焦算子与差分滤波法的检焦效果进行比较。结果表明：差分滤波检焦法的场景适应性强、灵敏度高，且检焦系统最大误差为45.18 μm，小于光学系统的允许误差76.8 μm，满足工程需求。