机载红外多光谱扫描仪采用摆扫扫描成像机制，解决了红外光谱相机的光谱分辨率、高空间分辨率和大成像幅宽之间的矛盾，可实现下视和远距离侧视成像。为了实现采集图像无缝拼接的像元级对准，需保证红外光谱仪的角位置信息准确。本文针对机载扫描成像光谱仪的几何定位问题进行分析，指出角位置误差是影响相机几何定位的主要因素，进而采用一种角位置误差的长短周期双重补偿方法，对角位置误差进行补偿。地面测试结果表明，补偿后相机角位置精度提高10倍，且经环境试验验证，角位置误差仍保持稳定。由机载挂飞试验结果表明，后图像相对几何精度优于一个像元(10″)，满足图像拼接的几何定位需求。

随着光谱技术的发展，多光谱相机在农业、医疗、机器视觉、遥感探测等领域都得到了广泛的应用。提出一款小型化四通道可见光波段的多光谱相机，尺寸为107 mm×110 mm×74 mm，质量1 043 g，适合搭载在小型化无人机上进行遥感探测。相机系统采用棱镜分光光路设计方案，避免光程差和光轴偏移；设计开发的四通道可见光多光谱相机，采用一个FPGA控制器同时驱动4个图像传感器，实现4个通道像素级同步采集，曝光完全一致。实验结果显示：在红、绿、蓝3个特定波段及全波段相机可实时输出图像，既可输出某个特定波段图像(60 fps)，也可同时输出4个波段图像（15 fps），有利于多波段图像同步采集，以及多光谱图像融合的研究。

基于液晶调谐滤光片(LCTF)的光谱相机由于体积小、 功耗低、 集成方便, 适合多种搭载平台, 同时通过光谱反射率来识别目标物, 可以有效解决同色异谱的问题, 在伪装识别、 精细农产品产值估计等方面有很好的应用前景。 比较测量法因其能有效排除光照条件和场景背景条件的影响, 重建效率较高, 在光谱相机的光谱反射率重建中被普遍采用。 比较测量法通常采用标准白板作为参考物, 但实际应用中, 经常会遇到目标场景空间位置不便放置标准白板的情况。 针对这种情况, 研究采用LCTF光谱相机采集的目标场景中亮度高的颜色作为参考的比较测量法进行目标物的光谱反射率重建来解决上述问题。 实验以美国X-Rite的Gretg Macbeth Color Checker(MCC)色卡作为目标物, 分别参考亮度高的五个不同色块, 运用比较测量法完成红、 绿、 蓝三个色块的光谱反射率重建。 将重建后三个色块的光谱反射率与采用台式分光光度计(X-Rite Color Eye7000A)测量的标准光谱反射比进行比较。 结果显示, 重建后的红、 绿、 蓝三个色块的光谱反射率曲线与用分光光度计测量的标准光谱反射率曲线的形状基本相似, 每组曲线的均方根误差均小于0.05; 重建的蓝色色块的光谱反射率以参考与其光谱反射比接近的蓝绿色重建的效果最好; 重建的红色和绿色色块的光谱反射率以除白色外亮度最高的黄色为参考重建的效果最好; 二者均比参考标准白板的反射率重建效果好。 实验结果说明采用目标场景中亮度高目视效果明显的色块作为参考对象可被用来进行LCTF光谱相机的光谱反射率重建。 该方法有效扩大了比较测量法以及液晶调谐光谱成像系统的应用效率。

随着高光谱相机在工业、农业、科研、**等众多领域的广泛应用，发展有效的对抗技术也迫在眉睫，激光有源压制干扰是当前对抗高光谱相机的一个有效手段。以双高斯光学系统为例，首先依据高斯光束q参数的传输理论，逐个分析了激光束在高光谱相机光学系统各透镜中的传输，获得了其探测器光敏面上的激光能量分布；然后研究了激光发射参数对探测器光敏面上能量分布的影响，结果表明：探测器光敏面上激光主光斑的大小随激光器对高光谱相机作用距离的增加而减小，随激光束腰尺寸的增大却是先减小后增大，整个变化过程中存在一个最小值，为实现较好的激光干扰效果，激光束腰的设计要尽量避开这个最小值。研究结果可为开展激光有效干扰高光谱成像系统试验以及激光器参数的优化设计提供理论依据和技术支持。

应用于航天遥感领域的光学相机光学元件多,分离变量多,结构复杂,成像质量要求接近衍射极限,对光学装调有着苛刻的要求.结合装调数学模型,将CODE V 光学设计软件与各视场干涉图的Zernike 系数整合为装调变量,优化求取失调量；根据离轴三反系统理想光学模型求取装调灵敏度矩阵及确定多标量修正次序,有效克服装调变量相关性.在波长λ为632.8 nm 时,成功将多光谱相机装调结果均方根(RMS)由0.563λ提升至0.064λ,实现了多光谱相机高精度、高效率的装调.

光学遥感器在轨运行期间，受温度变化、空间辐射等因素的影响，其光谱响应特性会产生变化，进而使目标物理量的测量值产生退化。以光谱靶标为检测参照，通过建立合适的退化模型，可以实现对遥感器光谱响应特性的在轨评估。为达到这一目的，需要针对遥感器的光谱响应函数设计出合适的光谱靶标，通过仿真模拟计算，得出了光谱反射率呈高斯模式的光谱靶标最适合进行在轨评估的结论，在轨实验结果初步验证了设计结果的正确性。

研究了基于声光可调滤波机理的光谱相机在成像时由声光晶体的色散而产生的图像漂移现象。利用色散补偿法和图像位移补偿法，理论计算并实验测量了声光可调滤波器(AOTF)在可见光（488~644 nm）波段内由晶体外衍射角所引起的图像漂移，并进行了优化实验。采用色散补偿法，调整入射光为准平行光，入射光波长为488~644 nm时，在晶体出射面添加06°的光楔，晶体外衍射角的变化量可由0066 50°降低到0004 2°，即图像漂移量由1621 μm降低到109 μm；采用图像位移补偿法，不添加光楔，入射光波长为488~644 nm时，图像水平漂移量可从468 μm降低到0658 μm，漂移量在一个像元内。实验表明：基于提出的两种方法可忽略成像漂移对图像的影响，有效提高了基于AOTF机理的光谱相机的成像分辨率。