云相机采用阈值法对观测目标区域进行在轨实时云识别。在云判算法中，辐射度量的准确性将会影响最终的反演结果。本文建立了云相机像元响应值与辐亮度之间的信息模型，针对云相机探测器各像元在入射光均匀一致时，输出响应值出现不相等的情况提出了改进措施。首先，根据云相机的信息模型分析了探测器像元响应值不同的原因，建立了云相机的相对辐射定标模型。然后，由于云相机视场角较大，大口径积分球辐射源出射光也难以一次性覆盖所有视场，在实验中设计了分视场测试的方式。最后，根据相对辐射定标模型和分视场测量方式，进行了云相机的相对辐射定标。实验结果表明：云相机对积分球成像结果校正前非均匀性为6%左右，经相对辐射定标校正后，在轨典型信噪比条件下非均匀性达到1.5%以内，低信噪比条件下达到3.25%。定标测试结果满足云相机设计的指标要求。

分视场滤光片型多光谱相机在利用拼接和配准生成多光谱图像时, 受云、水等特殊地物的影响, 利用现有方法生成的结果图像上容易出现条带噪声和错配现象。提出了一种三维信息约束下的尺度不变特征转换(SIFT)图像配准和地物光谱特性约束下的多光谱图像预处理算法, 该算法利用三维信息约束的SIFT算子提高配准精度, 同时在地物光谱特性约束下选取有效的辐射校正点提高图像拼接时各条带图像灰度的校正精度。实验结果表明, 利用该方法对分视场多光谱相机数据进行预处理时, 即使图像上存在云、水等特殊区域的地物, 结果图像仍能保持高精度配准且无条带噪声。

GF-5卫星多角度偏振成像仪(DPC)同一波段三个偏振通道(0°、60°及120°)必须进行响应非一致性校正,才能达到偏振探测的精度要求。将范围为-50°~50°的DPC宽视场划分为15×15个分视场,使用高精度的二维转动平台调整各分视场的位置以对准积分球参考光源进行成像。设计基于时间稳定性的分视场图像数据的拼接算法,得到全视场的拼接图像,并应用对数增强方法检测拼接图像中坏像元的位置与数量。采用拼接图像计算DPC同一波段三偏振通道的相对透过率、低频相对透过率及高频相对透过率,为DPC偏振通道响应非一致性校正提供了校正系数。结果表明,DPC偏振通道的响应非一致性测量不确定度优于0.67%。所提方法为校正DPC偏振通道间的响应非一致性、提高偏振信息的解析精度提供了高精度的手段。

为解决牙科扫描探头小型化问题, 基于结构光三维重建算法, 创新性地设计出一种投影与成像共孔径设置的小型化牙科三维扫描仪探头光学系统。系统采用分视场共孔径技术, 部分视场用于实现投影功能,另一部分视场用于实现成像功能, 投影区域和成像区域存在公共区域。仿真实验给出了在扫描范围为46×35mm2内的系统性能, 借助LightTools软件做了照明分析仿真,证明了系统光路的可行性。

为满足航天应用中仪器小型和轻量化、 大视场的观测要求, 通过分析现有Offner成像光谱仪, 给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法。 并据此方法设计了一应用于400 km高度, 波段范围为0.4~1 μm, 焦距为720 mm, F数为5, 全视场大小为4.3°的分视场成像光谱仪系统。 分视场采用光纤将望远系统的细长像面连接到光谱仪的三个不同狭缝而实现。 三狭缝光谱面共用一个像元数为1 024×1 024, 像元大小18 μm×18 μm的CCD探测器。 通过ZEMAX软件优化和公差分析后, 系统在28 lp·mm-1处MTF优于0.62, 光谱分辨率优于5 nm, 地面分辨率小于10 m, 能很好的满足大视场应用要求, 该光学系统刈幅宽度相当于国内已研制成功的同类最好仪器的三倍。