为了提高特定应用场景的红外导引头成像质量, 采用了统计导引头图像对成像环境和应用场景建模的方法,一方面用L1/L2范数对复原图像进行约束, 保持多尺度成像细节信息; 另一方面用稀疏的拉普拉斯分布对迭代模糊核进行约束, 保持对红外成像内容的约束,并采用计算图像细节信息进行了自适应变化核。结果表明, 建立的图像复原约束模型能有效地提升成像质量, 凸显图像边缘,其对比度增强系数指标提高了20%～50%, 峰值信噪比提高了0.8～3.4, 图像像素的模糊检测累积概率提高了0.3～0.5。该研究对复杂场景和动载体成像处理有一定的帮助。

目前的共心多尺度系统普遍存在子相机像面不稳定的问题，这一问题直接导致了在后续的图像拼接中易于出现图像拼接错位，严重影响系统成像质量。针对这一问题，提出了一种基于像方远心光路的方法，该方法提高了子相机像面的稳定性，为后续的图像拼接减轻了压力。首先对错位现象出现的原因进行了理论分析，从理论层面分析了引入像方远心光路对改善成像系统的作用，最终设计了成像性能优异的基于像方远心光路的共心多尺度成像系统，其焦距为60 mm，F数为3，远心度小于0.2 mrad，总视场为70°，各视场弥散斑半径小于所选探测器的像元尺寸，在奈奎斯特频率为108 lp/mm处各视场的调制传递函数均大于0.6。像方远心结构的共心多尺度成像系统可以从光学结构部分改善子相机像面不稳定的问题，从而提高后端图像拼接的拼接质量和拼接效率，为后续的共心多尺度系统设计提供了更多的思路和技术途径，具有重要的理论和实践意义。

针对机载光电成像系统的大视场高分辨率成像需求,设计一种基于共心球透镜的多尺度广域高分辨率光学成像系统,该光学系统包括大尺度共心球透镜和小尺度次级相机阵列,具有结构紧凑的优点。根据共心球透镜所具有的球差和色差特性,并结合小尺度相机对像差进行进一步校正以分割视场,可以实现大视场高分辨率成像。全系统在受力以及高、低温的条件下进行实验,实验结果表明该成像系统具有良好的稳定性,且全视场范围内的调制传递函数值恒接近于系统的衍射极限,弥散斑半径的方均根值小于探测器的像元尺寸,说明该系统的成像效果良好。所提系统可以有效解决传统机载成像系统难以同时满足大视场和高分辨率的问题,为光学成像系统设计提供一种新思路。

基于多尺度成像理论, 采用混合仿生鱼眼-复眼结构, 实现了大视场兼具高分辨率的光学成像系统设计。前级物镜系统为大直径球透镜, 收集广角目标光线并成像到与球透镜同心的球面中继像面上; 次级目镜系统是关于球透镜中心球对称的小口径透镜组阵列, 对中继像进行像差校正并成像到探测器阵列上。对比了物镜采用双层同心球和单个球透镜的成像性能, 后者可获得更优的成像性能且避免了双胶合球透镜带来的公差控制及力学与热稳定性问题。整个成像系统的视场大于100°, 全视场内角分辨率优于10″, 而畸变小于5%; 系统具有大景深特点, 不需调焦即可同时对300 m到无穷远目标清晰成像, 可广泛应用于侦查监控等领域。

多尺度显微成像系统(M-PAM)被发展, 并被用于成像从癌细胞到实体肿瘤的多尺度生物结构。该装置由二维运动平台,扫描振镜,物镜,聚焦超声换能器组成, 其横向分辨率达到3 μm。结果显示该系统可以对体外培养黑色素瘤细胞与体内的黑色素瘤进行无标记成像。基于具有靶向性的探针, M-PAM系统可以对体外培养的U87-MG肿瘤细胞以及体内U87-MG实体肿瘤进行成像。综上所述, M-PAM系统将是研究肿瘤的有力工具。

以同心多尺度成像模式为基础, 结合人眼视网膜凹成像思想, 提出了一种宽视场与双分辨率成像组合的新型同心多尺度成像系统, 在广域视场范围内实现了对关注的感兴趣目标区域的高分辨动态注视。介绍了同心多尺度双分辨率成像系统的工作方式; 使用一个单透镜和一个双胶合透镜为初始结构, 结合二轴微机电系统(MEMS)扫描微镜组合形成光路; 利用ZEMAX光学设计软件, 优化设计了成像波段为0.486~0.656 μm, 在单个分通道视场内(30°)可对关注的小视场区域(6°)高分辨注视跟踪的子成像系统。 对成像系统的像质以及点列图、调制传递函数(MTF)曲线、场曲、畸变曲线进行了评价。结果表明设计的子成像系统在全视场内成像均匀, 接近衍射极限, 场曲和畸变较小, 最大场曲不超过06 mm, 最大畸变小于15%, 能够满足同心多尺度双分辨率成像系统对子成像系统性能的要求。