针对苹果表层存在多种缺陷类型、对不同缺陷的检测方法不同的问题，提出一种基于改进YOLOv7-tiny的缺陷检测模型，结合相机采集的RGB+NIR多光谱图像对苹果表层多种缺陷进行了检测和分类。首先，为了提取更多有效的特征信息，提高对缺陷的定位能力，在主干网络中使用坐标注意力（CA）机制聚合坐标信息，同时在主干网络后添加上下文转换器（CoT）模块以增加全局感受野；其次，为了增强高效聚合网络的特征融合能力，将其与加权双向特征金字塔结合，调整结构中各分支的占比；最后，为了解决难易样本不均衡的问题，将损失函数更换为Focal-EIoU损失。改进后网络的平均精度均值（mAP）@0.5提升了1.2百分点，达到93.2%，识别速度为89.3 frame/s。研究结果表明，本文研究内容为苹果表层的缺陷检测提供了更加高效的方法，同时为苹果的分级提供了更加精确的依据。

针对多光谱遥感图像超分辨率重建易受噪声和色差影响的问题,提出了暗通道与交叉通道多先验联合的多光谱超分辨率算法。首先,在传统全变分先验的基础上,引入了暗通道先验与交叉通道先验。然后,基于最大后验概率估计理论,建立了多先验联合的多光谱超分辨率重建算法。所提算法可实现图像边缘信息恢复、图像纹理信息恢复、噪声抑制、阶梯效应抑制和色差抑制,进而综合提升了重建图像的质量。最后,开展了实验验证,结果表明,在不同信噪比(10~40 dB)和色差干扰下,相比已有算法,所提算法的重建效果显著提升。

颤振是卫星平台在轨运行的固有现象之一,也是高分辨率对地观测卫星研究的难点和热点。针对资源三号02星在轨运行过程中的平台颤振情况,提出了一种基于能量对称分布的相位相关配准算法。结合多光谱相机各谱段相机之间的安装关系,考虑到平台的线性平滑运动特性,采用二次函数消除系统变化量,得到线性拟合的平台颤振曲线,最后利用星敏陀螺数据联合滤波得到卫星姿态复合验证曲线。实验结果表明:在模拟数据情况下,所提配准算法的配准精度能够达到0.05 pixel,可有效辅助探测卫星平台的颤振,并首次探测到资源三号02星平台存在0.63~0.65 Hz的颤振,振幅为0.41″~1.12″。

从可见光到热红外的全谱段探测的多光谱成像仪器能够同时对可见光、近红外、短波红外、中波红外、长波红外光谱范围内的多个谱段进行探测, 是目前得到广泛研究及应用的成像光谱仪器。这类仪器在国土资源、环境监测、城市遥感、海洋监管等方面均有较高的应用价值。本文概述了此类仪器的国内外研究发展现状, 对国外 Landsat系列载荷、MODIS、国内的资源系列载荷、高分五号全谱段光谱成像仪等代表性仪器的技术指标和特点进行了总结。通过分析认为更加全面和精细的光谱覆盖、成像方式的改进与技术指标提高、定标手段和定量化水平提高、数据的持续性及稳定性是未来发展的趋势。

针对星载多光谱图像压缩，提出了基于子带谱间变换的压缩算法。该算法首先对多光谱图像序列的每个波段分别进行空间二维小波变换，以此去除多光谱图像的空间相关性;为了去除多光谱图像的谱间相关性，将小波分解后的每一层子带作为整体，采用串行成对变换的方式对两个波段进行子带谱间KLT变换;最后,利用最优截断的嵌入式块编码算法对变换后的所有主成分同时进行最优率失真压缩。实验结果表明，该算法能够获得较好的压缩性能，同时具有较低的编码复杂度，适用于星载多光谱图像的压缩。

为了提高多光谱图像匹配的速度和精度, 提出一种改进的随机抽样一致性(RANSAC)算法。针对传统RANSAC算法迭代次数多、运行效率低、单应性矩阵模型精度低等问题, 在采用SIFT 算法完成初始特征匹配的基础上, 从合理减少样本集中元素个数以提高局内点在样本中所占的比例以及采用预检验快速舍弃不合理的初始参数模型等方面对RANSAC算法进行改进, 从而极大地减少了算法的迭代次数, 提高了算法的运行效率和估计精度。实验结果表明, 所提改进算法不仅提高了图像匹配的精度, 而且在处理相同数据的前提下, 其所用时间不足传统RANSAC算法的60%, 有效减少了算法的运行时间, 提高了算法效率。

复合染色方法可以解决传统宫颈癌联合筛查无法在同一张涂片上实现的问题。针对复合染色带来的DNA吸光度干扰和色彩还原失真等问题, 本文建立了一套多波段光源的显微光谱成像系统.组合光源的设计兼顾彩色图像的还原和吸光度模型的建立, 采用多元线性回归法建立多光谱剥离模型, 利用该模型从混叠的多光谱图像中剥离出福尔根染料的真实吸光度用于DNA定量分析, 同时合成符合医生诊断习惯和要求的伪彩色图像. 实验结果表明: 选用的四个波段的光源的带宽为12 nm/12 nm/14 nm/19 nm, 是符合要求的窄带单色光；以显微测微尺为标尺, 以原光源测量参数为标准, 测得组合光源的光斑偏移量最大不超过3个刻度, 其平行度和同轴度满足成像系统要求；合成的伪彩色图像颜色明亮饱满、背景干净, 不会对阅片医生诊断造成干扰和障碍；吸光度剥离模型可以成功将福尔根染料真实吸光度剥离出, 能够准确计算DNA含量.选用小鼠肝脏涂片作为测量标本, 测量计算的DI值符合肝细胞多倍体性的特点；选择宫颈阳性样本进行对比实验, 两种方法测得的二倍体细胞和四倍体细胞DI值相吻合.本系统具有较高的准确性和可靠性.

提出了一种基于单帧多波段图像测量非气体吸收波段和弱气体吸收波段大气透过率的方法, 可应用于相关光电工程中评估和修正大气衰减影响.首先, 利用经过绝对辐射定标的图像采集设备获得辐射图像; 其次, 基于大气中图像退化光学模型与暗通道先验统计理论得到辐射图像暗通道对应的宽波段平均大气透过率; 最后, 结合特定波段消光系数和宽波段平均消光系数间的关系得到特定波段的大气透过率.实验对比分析表明: 本文方法与能见度仪、激光雷达测量结果相关性较高, 其中与能见度仪相比, 相关系数在0.89和0.95之间, 与激光雷达相比, 相关系数在0.95和0.97之间; 在1 km近距离条件下与能见度仪、激光雷达测量结果平均相对偏差最高分别为9%和6%, 在远距离条件下, 与能见度仪测量结果相比, 4 km和6 km平均相对偏差最高分别为15%和30%, 与激光雷达测量结果相比, 4 km和6 km平均相对偏差最高分别为9%和18%.

针对复染情况的出现, 采用多通道窄带滤光片与彩色图像传感器相结合的方式, 设计了一种多光谱成像方法.使用多通道窄带滤光片对光源进行分光, 采用多元线性回归方法建立多光谱剥离模型, 并对彩色图像传感器输出的多个单色光混叠响应进行剥离, 通过FPGA实现多光谱图像的实时剥离运算和输出.实验结果表明：多通道窄带滤光片的半高宽为12 nm/15 nm/20 nm, 其透射光是三个不同波段的窄带单色光; 在检验水平为0.01情况下的模型具有较高的准确性; 具有相同光谱特征的物质在同一波段的灰度图像上特征一致, 同一物质在不同波段上的灰度图像特性差异较大.

针对目前多光谱图像去马赛克算法存在计算量大、效率低的缺点, 本文提出一种基于压缩感知的多光谱图像去马赛克算法。首先, 分析去马赛克与压缩感知问题的等价性, 建立基于压缩感知的去马赛克模型;然后, 采用离散余弦变换构建压缩感知的稀疏基, 将去马赛克问题转化为压缩感知的信号重构问题; 最后, 采用改进的光滑0范数和修正牛顿法的重构算法求解去马赛克问题, 得到重构的多光谱图像。仿真实验表明, 相对于基于克罗内克压缩感知和组稀疏两种算法, 本文算法提高了重构的多光谱图像的峰值信噪比, 能有效减少对比算法重构多光谱图像中出现的锯齿现象, 改善了重构图像具有更好的视觉效果。实验结果验证了本文算法的有效性。