由于大部分烟雾检测技术抗干扰性差, 难以区分森林水雾和绿地等假信息, 本文提出了使用主成分分析法及变换域测量技术, 基于光谱分离的烟雾检测方法。首先, 采用波长为460~520 nm、540~570 nm及580~610 nm 的3个带通滤光片获得被测物的光谱主成分。然后, 对光谱主成分进行空间映射, 构建变换域平面, 在该平面上应用简单的代数判断来实现对烟、水雾以及绿地的分类和识别。最后, 进行了1 000次的Monte Carlo仿真实验。 结果表明, 三波段光谱法简便可行, 分离度好, (P3, P4)的分离度为0.113, 不仅克服了传统图像和视频检测方法无法区分烟雾和水雾的缺点, 而且无需进行复杂的光谱数据分类计算, 在火灾监测领域很有实用价值。

为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像, 利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)为核心逻辑单元, 带有RS422外围通信控制接口, 并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动态推扫成像的能力, 可同时输出全色和彩色两种模式的图像数据。利用灰度条纹的靶标对传感器的3个多光谱(R、G、B)感光区标定白平衡, 利用彩色条纹的靶标对系统进行成像测试, 在驱动频率为15 MHz的情况下, 系统单片CCD输出的图像数据率达到12 Gbps。试验结果表明, 获取全色图像的信噪比达到了5356 dB, 各多光谱图像的信噪比较高的也在40 dB以上, 满足空间对地高分辨多光谱遥感成像的技术指标要求, 对高速空间多光谱遥感相机的研制具有借鉴意义。

多光谱成像技术结合成像和光谱测量技术，同时探测目标的光谱和几何特征，在目标识别和抑制背景杂波方面具有技术优势。研制了一套工作于中波红外波段的四通道多光谱成像系统。利用窄带滤光片和面阵探测器技术，构建了基于时序扫描的凝视成像型红外多光谱成像系统。根据红外探测器性能参数，对各个光谱通道的温度灵敏度进行了估算。在系统设计时通过合理地滤光片布局，尽量延长各个光谱通道的信号积分时间，以提高各个光谱通道温度灵敏度。利用研制的中波多光谱成像系统，对室外进行了成像，并对各个通道的成像结果进行了比较分析。

提出了一种新的近红外多光谱检测法对碳纤维复合材料结构机翼表面的残冰进行检测。建立了该方法的理论模型并进行了实验验证。首先，根据冰与水和除冰液在不同红外波段下具有不同反射光谱特性，提出了用于残冰检测的理论算法。然后对参考通道，低通道及高通道所测图像的灰度值进行比较分析， 总结得到了判断机翼蒙皮上残冰存在的对比度阈值C。最后，分析了误差可能产生的区间及消除方法。实验结果表明，对于白色涂层的复合材料结构蒙皮，当C>0.03时，就可以断定结构表面上存在残冰；当C<0时，可以断定表面上肯定没有冰；当C处于0~0.03时，为安全起见需要对蒙皮进行二次检查以消除不确定因素产生的误差。而对于其他颜色涂层蒙皮的残冰检测，要根据不同的颜色设定不同的对比度阈值C。本研究证明了可以将冰与水的近红外反射光谱差异特性应用到以复合材料结构为机翼蒙皮的残冰检测中。