景象匹配对匹配算法的运行速度和内存占用均要求较高。为提升归一化互相关算法的运行速度并降低其内存占用率，本文重点对其中的基准子图能量计算步骤进行了加速研究。经过详细分析，积分图法具有灵活、快速的优点，但缺陷为其在快速计算的同时需花费较大内存，并不适合直接应用在嵌入式系统中。本文提出了一种快速递推算法。该算法利用相邻像素值的能量进行连续递推，计算时可以不必像积分图法那样给所有的图像能量都分配空间，只需预留1行的像素空间便能完成整个能量计算过程。实验结果表明: 在时间花费方面，快速递推法具有和积分图法相当的运算速度，耗时均只为传统归一化互相关算法的1/2; 在内存占用率方面，快速递推法约为积分图法的1/3以下，且实时图尺寸越大，快速递推法占用的内存越小。综上所述，在归一化互相关算法中利用经典积分图法和本文提出的快速递推法计算基准子图能量，均较传统NCC算法有所加速，两种算法各具优点，经典积分图法快速、灵活，适用于对速度要求高，但对内存占用率要求不太高的应用场景; 而快速递推法快速、省内存，更适用于嵌入式系统的应用。

扫描型红外导引头是一种由扫描机构和红外探测器构成的亚成像装置, 并且由于导引头指向性误差的存在, 以目标落入导引头搜索范围作为其截获的判断准则存在一定的不足, 需对扫描检测的概率进行研究。通过对导引头指向性误差和玫瑰扫描型导引头的建模仿真分析, 得到了扫描过程中各个因素对导引头扫描检测概率的影响大小。此方法提高了扫描型红外导引头目标截获概率分析结果的可靠性, 对截获过程中各环节误差的合理分配提供了依据。

从理论和实验两方面讨论了方形孔径微透镜阵列的泰伯效应，利用传递函数法分析了该阵列的菲涅耳衍射区的光场复振幅分布，讨论了泰伯像成像的条件。实验中，在特定位置处可观察到三种交替出现的清晰成像，实验测得的成像距离与理论值吻合。选用不同参数的方形孔径微透镜阵列，泰伯子像成像规律总体不变，当中心距大于孔径边长且小于两倍孔径边长时泰伯子像像元间出现交叠现象。方形孔径微透镜阵列在分数泰伯平面可观察到清晰的呈棋盘状分布的泰伯子像，这将拓展微透镜阵列的实际应用。

针对内视场光学分割型相机, 利用子影像同名像点虚拟影像坐标相等这一约束条件,提出一种高准确度子影像几何拼接方法.首先在分析各CCD几何安置误差的基础上,设计拼接关系并给出拼接参量计算方法;其次结合SIFT等高准确度影像匹配算子对拼接模型进行优化选择,给出子影像拼接流程;最后采用附加参量自检校技术进行畸变参量再精化处理.利用所提方法对一款自行设计的数字大面阵复合相机进行几何拼接试验, 结果表明该方法能够有效解决高准确度子影像几何拼接、高量测性能大幅面虚拟影像生成问题, 拼接后影像内符准确度可达子像元级, 满足航测作业对数字航摄相机测图准确度和摄影效率的应用要求.

红外玫瑰扫描系统是利用玫瑰扫描机构和红外单元探测器构成的一种亚成像系统, 红外探测器瞬时视场小, 它就是利用这些小的瞬时视场来实现对整个观测空间的扫描。而此类系统存在覆盖率和成像空间分辨率低, 无法辨识目标细节的问题。通过对初始相位的控制, 将多帧亚图像经过重叠, 可以得到准致密图像, 大大提高成像空间分辨率。通过研究玫瑰扫描成像特点, 提出了一种简单有效的确定初始相位的计算方法。最后, 经两个实例验证, 在得到高分辨率的前提下, 大大节省了系统扫描时间, 证实了此方法的高效性和可行性。

受多种因素的影响, 白天获得的红外星图像信噪比低, 且背景通常是不均匀的, 为红外星目标的提取造成了极大的困难。通过理论计算, 实际白天拍摄的近红外星图信噪比极低, 使用一般的滤波方法无法提取出恒星目标, 目前常用的形态学方法对于星图像的处理也不甚理想。首先分析背景特性, 采用多帧叠加的方法削弱随机噪声, 增大信噪比; 然后设定阈值对叠加后的星图进行背景消除, 得到只含有目标及噪声的图像; 最后基于图像的特性, 使用改进的 SUSAN算子对星图进行目标检测, 进而分割出目标, 实验证明, 与传统方法相比, 该方法可较好地分离出恒星目标。

受多种因素的影响，白天获得的红外星图像的信噪比低，且背景通常不均匀。采用一般的滤波方法无法提取出恒星目标，目前常用的形态学方法对于星图像的处理也不甚理想。首先分析背景特性，采用多帧叠加的方法消弱随机噪声，增大信噪比；然后设定阈值，对叠加后的星图进行背景消除，得到只含有目标及噪声的图像；然后用与恒星大小相近的模板按一定的规则对星图进行滤波，分割出目标。实验证明，该方法能较好地分离出恒星目标。

提出了一种基于正交柱透镜光栅的计算全息三维成像方法。该方法采用CCD获取三维场景经过正交柱透镜光栅后所形成的基元图像阵列, 并采用正交投影方法对获取的基元图像阵列进行像素重组, 从而获取子图像阵列。根据透镜的傅里叶变换特性, 对每幅子图像乘以相应的倾斜因子进行积分运算得到全息面上对应点的复振幅。然后通过编码获得三维场景的傅里叶全息图。依据菲涅耳衍射理论, 在计算机中对获得的全息图进行模拟再现, 在不同再现距离上获得处于不同深度位置上的两个骰子的清晰再现, 表明该方法可实现对三维场景的计算全息成像。