系统地探究了典型多光谱彩色成像系统的最优光谱通道数的确定问题。在前期多目标滤色片优化选取方法的基础上，将仅限于相同通道滤色器优化的概念拓展至不同通道数最优滤色器的优化，从而达到最优通道数确定的目的。基于Munsell光谱反射率数据集构建光谱反射率成像目标，通过真实CCD成像传感器的光谱灵敏度、D65光源的光谱功率分布以及高斯滤色器模型和最大线性独立滤色器选择算法，在10个噪声水平下实现了3~31个光谱通道，即29个虚拟多光谱相机对成像目标的光谱反射率重建的仿真计算。结果表明，通道数小于8时，5通道滤色器表现最优；和A光源相比，D65光源下的5通道最优滤色器的最大带宽达到80 nm，性能有显著的提升。

基于4次黄渤海航次实测资料(2014年11月、2015年8月、2016年7月和2017年1月)建立了采用遥感反射率反演海表密度(SSD)的遥感模型。结果表明,多元线性回归模型的反演效果最佳,其决定系数为0.70,平均绝对误差(S_MAPE)为3.49%;采用独立实测数据集(27个样本)对所提模型进行了精度验证,该模型反演的海表密度具有较高的精度(S_MAPE为3.27%)。此外,模型敏感性实验结果显示,S_MAPE波动在3%以内,证实所提模型具有较好的稳定性。同时,将所提模型成功应用于静止水色卫星(GOCI)的卫星数据,并反演得到2016年7月的黄渤海海表密度的空间分布结果。结果表明,沿岸地区密度较大,渤海中心区和山东半岛北部海域、黄海中部海域均呈现较高值,青岛附近海域均呈现低值。

研制了滤光轮分光的近红外彩色成像系统。针对一款光谱响应延伸至近红外波段的CMOS大面阵黑白摄像机, 设计加工了大小适合的滤光轮和与光谱匹配的滤光片。根据滤光轮载荷选择了微型电机, 并采用由时间同步装置产生的脉冲信号触发滤光轮的转停; 采用基于灰度世界理论的RGB融合算法形成彩色图像。室内外的成像实验表明: 该系统实现了近红外波段的彩色成像, 尤其是夜天光中的近红外辐射, 使夜间拍摄的图像亮度得到了明显的提升。

基于两层垂直层叠结构的色彩传感器可同时对偏蓝波段和偏红波段进行感应, 配合绿/品红滤波片, 为彩色成像提供了可能, 由于它完全兼容于标准CMOS工艺, 可以作为一种新型的CMOS彩色图像传感器像素的感光功能器件。通过垂直层叠结构, 配合两色滤波片, 抽取不同深度的光生载流子, 即可以得到相应波段的成像信息。通过仿真和实验得到了它的各通道响应曲线, 提出了一种增强对了声稳健性的多个多项式回归的方法并得到色彩转换矩阵, 把传感器的4通道响应转换为CIE XYZ三刺激值。同时在CIE L*A*B*空间中对器件传感得到的色彩和原始的色彩坐标进行了比对, 对器件的色彩准确度进行了一个量化评估。结果表明在应用新转换方法, 色彩误差大大优于常用的简单线性转换, 其色彩效果甚至优于商用Bayer滤光片式彩色CCD。