对于地球静止轨道凝视红外相机，相机视线抖动引起的杂波是背景特征、相机参数、相机视线抖动特性和背景抑制算法等因素综合影响的结果。为了定量化评估视线抖动引起杂波的强度，综合考虑抖动频谱、探测器积分时间、帧周期和帧间差分背景抑制算法这几项时间相关因素，将它们合并为与背景无关的抖动等效角，建立了抖动等效角与背景辐射强度梯度统计量相乘形式的抖动引起杂波模型。基于相机视线抖动特性地面测量实验，分析了制冷机和动量轮引起的相机视线抖动频谱，对视线抖动引起的杂波进行了仿真模拟和模型计算，验证了理论模型。结果显示，所建立的抖动引起杂波模型计算结果与仿真模拟结果的相对偏差小于 15%，具有较好的通用性和高效性，适用于相机设计的迭代优化。

红外搜索跟踪系统具有角分辨精度高、隐蔽性好、探测能力强、抗电磁干扰能力强等优点, 在舰船预警探测领域得到了广泛的应用。 详细介绍了舰船红外搜索跟踪系统的工作原理、分类及舰船红外搜索跟踪系统的发展现状, 最后总结了舰船红外搜索跟踪系统的发展趋势。

无论是**领域战术和战略侦查, 或者是民用领域测绘、精细农业、海岸资源勘察和地图导航等应用, 随处可见航空相机的身影。本文先介绍了几款 20世纪典型的航空胶片相机以及它们的工作方式, 然后将航空数字相机按工作方式分成了扫描型航空相机、步进凝视型相机和多镜头数字相机 3类, 简要介绍了其工作方式的原理及特点, 并分别列举了相应的航空数字相机。最后对航空相机发展趋势进行了总结与展望。

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案, 以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先, 阐述了扩张状态观测器理论, 对其特性进行了详细分析, 并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道, 设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上, 利用观测器输出的加速度估计值, 提出加速度补偿策略, 并设计了补偿环节。实验结果表明, 与无加速度补偿环节相比, 引入加速度补偿后, 成像机构每次步进调节时间由76 ms减小到33 ms, 凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内, 速度波动减小约2～3倍, 成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单, 需整定参数少, 对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

针对面阵凝视器件运用到红外搜索跟踪(IRST)系统中出现的图像拖尾问题, 为解决方位搜索转台变速运动下高质量的IRST系统像移补偿, 提出一种实时视轴跟踪的IRST系统像移补偿控制技术。基于方位搜索转台速率实时感知的振镜高速、高精度控制策略, 实现了对像移的准确补偿。采用高精度M/T测速算法实现了像移的准确计算, 通过对振镜电机建立控制系统模型, 开展了振镜补偿控制算法仿真研究。实验室成像测试结果表明, 在方位搜索转台任意变速运动下, 靶标成像清晰无拖尾, 成像效果与凝视型几无差别。

视频卫星利用敏捷姿态性能对地凝视成像, 实现对目标的动态监测。为了消除视频卫星获取时序图像中由探测元件响应差异引起的非均匀性, 获得清晰的图像和准确的辐射信息, 需要针对视频卫星传感器进行相对辐射定标。由于成像机理不同, 基于统计的在轨辐射定标方法并不适用于视频卫星, 提出采用均匀场景的视频卫星在轨相对辐射定标方法, 分别对云层、海洋和沙漠三种典型的均匀场景进行凝视视频成像, 解算相对辐射定标系, 其中, 沙漠场景的处理取得了较好的相对辐射定标系数, 校正吉林一号视频单帧影像。该方法能够有效修复图像缺陷, 图像的非均匀性由3.7%降低至1.2%。

针对吉林一号视频03星凝视成像的特点,为提高其图像空间分辨率,解决光学系统分辨率不足的问题,提出一种视频卫星超分辨率重建的新算法--凸集中间映射。以主动观点分析视频卫星凝视成像特点,建立了基于凝视成像的图像降质模型。为求解该降质模型的逆过程,以凸集理论为基础,建立了基于中间降质过程的约束集和相应的点投影算子,通过点投影算子逐帧修正高分辨率图像灰度值,最终将重建的高分辨率图像约束于凸集的交集上。实验结果表明,该算法使图像分辨率提高近30%,克服了同类算法具有投影误差和重叠伪影的缺点,图像质量评价指标均优于所列其他算法,8帧重建得到收敛解,对不同清晰度的图像重建均具有可行性和稳健性。说明该算法适用于视频卫星图像超分辨率重建。

可见—近红外波段(400～1000 nm)成像光谱仪是光谱探测的重要组成部分。基于地基可见—近红外成像光谱仪的实际应用要求，提出了一种采用面阵探测器的凝视扫描成像光谱仪。该光谱仪还采用了一种新型分光器件声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter, AOTF)。其特点在于光谱的选择和施加在它上的射频信号频率相关；通过程序控制射频信号，就可以控制光谱。利用设计的光谱成像原理样机进行了地基月球观测实验。基于实验的特点，在光学设计的基础上增加了另一路共轴辅助光学，以进行粗定位。在获取成像结果之后，进行了辐射定标和尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transformation, SIFT)图像拼接处理。结果表明，利用二维指向机构和面阵凝视成像系统，结合SIFT图像拼接算法，可有效获取宽幅高分辨率光谱图像。

为了对大视场范围内的目标进行 光谱成像，人们通常采用二维指向镜和面阵凝视光谱仪相结合 的技术途径。当用二维指向镜对近距离目标进行成像时，在不同方位 角与俯仰角下产生的像旋和畸变等都不同，从而给后续处理带来了 困难。因此需要先建立目标实际坐标系、探测器图像坐 标系和俯仰方位角三者之间的光学传递模型。根据该 模型即可得到透射畸变图像与真实图像之间的变换关系。然后通 过透射变换对透射畸变图像进行正视校正，便可对 大视场图像进行拼接。外场实验结果表明，该方法可行性 强，简单易行，稳定性好。