为补偿像移、提高影像的质量，需要准确探测影像间的像平面位移矢量。在给出星载相机像移矢量测量常用的联合变换相关基本原理的基础上，提出一种改进的联合变换相关的方法。提出改进的适用于低空影像的自反馈模糊边缘检测方法，以实现输入图像预处理；通过消除0级衍射峰，以质心法提取互相关峰的坐标，实现互相关峰高精度探测。利用仿真和真实低空成像实验对该方法的测量精度和性能进行了分析。仿真表明，该方法对于运动模糊在0~10 pixel范围内，高斯噪声小于等于0.002时，影像间像位移在0~20 pixel时，探测精度可控制在0.03 pixel以内。真实实验进一步表明，本文方法像移测量精度可达到0.2 pixel。该方法能够高精度、稳健地探测低空影像的像位移矢量。

为提高精度测量航空序列影像间的位移，提出了一种改进的联合变换相关算法。采用模糊边缘检测方法替换传统边缘检测方法提取航空影像的边缘信息，弥补了传统边缘检测无法有效检测航空影像的边缘特征的不足。应用高提升滤波处理技术对联合功率谱作增强处理，获取了尖锐的互相关峰，得到了更精准的互相关峰位置坐标。利用Matlab软件平台进行仿真实验，结果表明，改进的算法测量的航空序列影像间的位移误差控制在0.1 pixel以内，并且具有显著的抗噪能力。

分析联合变换相关器(JTC)光学加密系统解密图像噪音大、质量差的原因，提出一种非线性JTC 光学加密系统。将JTC 加密图像除以密钥功率谱作为新加密图像。一方面，新加密图像能够消除密钥傅里叶谱振幅分布不均匀引起的噪音，提高解密图像质量。仿真结果表明，Lena 图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数可由0.4104增加到0.7190，均方根(RMS)从0.8154减小到0.7089。二值文本图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数由0.8458 增加到0.9785，RMS 从0.6887 减小到0.4583；另一方面，新加密图像能抵御唯密文攻击(COA)算法的攻击，仿真结果表明，利用COA 算法能从JTC 加密图像恢复出高质量的原始图像信息，但不能从新加密图像恢复出任何原始图像信息，有效提高JTC加密系统的安全性。

为了提高像移测量精度; 针对机载航空摆扫相机提出一种坐标变换法和图像相关法相结合的像移测量方法。利用坐标变换法得到初始像移速度; 利用图像联合变换相关法对像移速度残差进行补偿。联合图像通过一个面阵CCD获得; 该面阵CCD放置在相机焦平面上并与成像线阵TDI CCD平行; 其输出的当前图像与参考图像合并构成联合图像进行二维空间联合变换相关运算; 得到像移修正矢量。对该矢量分别在相机摆扫方向和载机飞行方向进行分解; 从而得到摆扫像移和前向像移的修正量。仿真实验结果表明; 在输入图像信噪比为4 dB时; 像移测量误差在01 pixel以内。

为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性, 提出基于光学相关器的稳像技术, 旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法, 提取视频前后两帧变换后的相关峰, 给出两帧的位移差值, 通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像, 通过仿真和实验分析, 平移稳像的精度可以达到±0.1个像元(改进补偿算法后可达±0.04个像元), 旋转稳像的精度可达0.1°。

针对基于光学手段实现的传统光学联合变换相关器不适应空间环境等问题, 对传统相关器进行了改进和试验验证。首先, 采用完全电子学手段替代采用光学器件实现的方法解决了联合变换相关器适应空间环境的问题。然后, 在联合变换过程中加入自相关运算, 消除了零级衍射峰的影响, 并引入过采样离散傅里叶变换方法提升相关器的测量精度。最后, 采用精密直线导轨开展静态测试试验, 验证了改进后的联合变换相关器的性能。静态测试试验表明: 对于亚像元级的微小位移量, 改进后的联合变换相关器测量误差均方根(RMS)值为0.22 pixel。改进后的联合变换相关器显示了良好的空间环境适应性和较好的可实现性, 其精度基本满足空间相机像移补偿的要求。

指纹识别技术是通过计算机来实现身份识别的一种手段,在生物识别技术中占有非常重要的地位。为了提高指纹识别系统的准确度和实时性,搭建了以光学器件傅里叶透镜和空间光调制为主的联合变换相关识别全息光学系统,记录相关图像的频谱,通过比较指纹图像的像素强度,从而实现实时指纹识别的目的。

联合变换相关器是一种用于高分辨力空间相机像移量测量的技术，本文采用在图像处理器上运行联合变换相关算法的方法，取代了基于空间光调制器实现的光学相关器，提高了联合变换相关器的空间环境适应性和可靠性。本文通过大量仿真试验，研究了输入图像的尺寸、相对位移量的幅度对算法测量精度的影响，结果表明：在设计联合变换相关器时，增大输入图像的尺寸有助于提高测量的精度和相关器的灵敏度，并且能够防止测量的结果出现奇异值。

成像跟踪制导中,相关跟踪技术占有重要的地位。基于联合变换相关的目标跟踪方法,使用图像序列的相邻两帧图像依次进行相关运算,提取相关结果中互相关峰的位置和相邻两帧图像时间间隔等信息,即可得到目标位置、方向和速度的变化情况。计算机仿真实验结果表明：该算法有效地解决了传统相关跟踪算法中存在累积误差和容易使目标漂移出其参考模板的问题,可以实现稳定跟踪。

分析了联合傅里叶变换相关器存在较强的零级衍射且宽度很大，限制了输入图像的大小和相对位置的问题.提出了将参考图像和待识别图像分别置于马赫—曾德干涉仪的两臂，并将实时采集到的联合功率谱与事先存储的待识别和目标图像的功率谱进行相减的方法.改进方法可使原两个相关输出项移到坐标中心，既提高了识别能力，也增大了输入图像的尺寸.