盲元的存在严重影响了红外相机的成像质量，基于场景的盲元检测与补偿方法可以有效地解决此类问题。本文提出了一种改进的局部“3?”方法，通过计算图像的三维噪声获得图像的平均噪声，据此得到盲元检测的最小判据，然后采用局部“3?”方法和中值滤波法对盲元进行实时的动态检测与补偿，并将该方法应用于自研的某中波红外相机中。对黑体成像实验的结果表明，本文方法与辐射定标法相比，盲元检出的重合度平均可以达到82%以上；与传统的局部“3?”方法相比具有相同的盲元检测与补偿效果，但可以将盲元的过检率降低30%以上；地面及载机挂飞成像实验的结果表明，本文方法可以对盲元起到很好地抑制作用，红外相机的昼间和夜间图像均不存在明显异常的黑、白点，图像中景物细节丰富、图像质量优良。因此，本文方法可以对盲元进行实时的动态检测与补偿，在自研的中波红外相机中的运用是可行和有效的。

针对热成像系统噪声等效温差的检测需求, 基于三维噪声模型阐述了热成像系统噪声的4个时间分量、3个空间分量, 分析了噪声常规计算方法。在此基础上, 提出了一种基于标准差的简便算法, 提高检测效率。进行了测试系统工程化设计, 阐述了NETD指标的计算方法和测试流程。开展了实验研究, 对两种三维噪声测试算法进行了验证与分析, 与进口设备进行了对比测试。结果表明, 本测试系统NETD指标检测重复性好、准确度高, 应用于多型热成像设备性能检测, 满足工程化保障需求。

对红外焦平面阵列而言, 欠采样产生的混淆效应严重影响成像质量。基于红外焦平面阵列的成像过程, 在时间域分析了探测器的采样过程, 在频率域定量研究了混淆效应对图像的影响, 根据混淆产生的机理, 分别对周期目标和非周期目标进行仿真实验。实验结果表明: 对周期目标会有混淆失真现象, 改变了图形的几何形状, 对于非周期图像会产生锯齿条纹。指出在低空间频率内混淆影响小, 噪声对图像的影响占主导地位, 而在高空间频率内混淆失真严重, 噪声影响小, 这对消除图像混淆的影响、系统参数设计等方面具有一定的参考价值。

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题，重点阐述三维噪声模型的理论分析方法，并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据，通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值，深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响，发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声，空间噪声比时间噪声更为严重，成为限制系统信噪比的重要因素，为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。

介绍了白光干涉系统噪声来源及其对白光干涉图像的影响; 扫描白光干涉过程中既引入了时间噪声, 又引入了空间噪声, 使干涉数据的噪声呈复杂的时空分布; 只对干涉数据进行单分量的传统去噪方法无法完全去除噪声, 且会造成图像数据的畸变; 利用三维噪声理论分析了白光干涉系统的噪声特性, 并对干涉数据进行时间和空间分量的噪声处理, 在去除噪声的同时, 又避免了原始数据发生时空畸变; 为了实现实时处理, 设计了相应的基于图形处理器(Graphic Processing Unit, GPU)的并行算法, 解决了三维去噪与重建耗时严重的问题。

噪声等效温差是评价红外成像系统性能的关键参数之一。数字图像在红外成像系统的显示与记录中得到越来越广泛的应用, 但原有的噪声等效温差均是基于模拟图像进行测试。提出基于数字图像的红外成像系统噪声等效温差测试方法, 用最小二乘法拟合信号传递函数, 用三维噪声模型分析并计算系统噪声, 给出了噪声等效温差的计算方法。搭建测试环境, 分别对线列扫描红外成像系统和焦平面阵列红外成像系统进行测试, 并对测试数据与标称值进行对比、分析。

基于3D噪声模型对非制冷红外读出电路噪声产生的原因进行分析，重点阐述了三维噪声的理论框架与分析方法，分析各噪声因子的含义以及产生原因，并给出计算方法，对读出电路各种噪声分量的产生进行了深入的分析。并基于此模型对阵列大小为320×240非制冷红外焦平面阵列进行分析，计算出各噪声因子的大小，得出了噪声产生的主要原因，为焦平面阵列性能的提高与评估提供了理论依据。

为了降低对红外热像仪最小可分辨温差（MRTD）检测的成本，对使用者一级的MRTD 检测方法进行了研究，提出了一种基于FLIR92 模型和BP 神经网络的MRTD 检测方法。该方法在兼顾检测精度的基础上，对检测条件和检测人员的要求大大降低，同时降低了检测成本，对降低红外热像仪的使用和维护成本具有重要意义。

在用CCD相机进行目标探测时，多数情况下目标的背景具有一定的照度，这个照度会对探测结果产生影响。为了了解背景对探测结果的影响，通过建立CCD相机三维噪声模型及其测试系统，在不同光照条件下对CCD相机的时间噪声和空间噪声进行了测量与分析。给出了测试系统的结构框图和部分测试结果，得到了对CCD输出质量产生主要影响的噪声以及时间噪声和空间噪声随光照度变化的规律。测试结果表明：随着CCD相机光敏面光照度的提高，空间噪声和时间噪声均升高，符合CCD相机的实际性能。