针对目前布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统存在的实时性较差的问题, 为了缩短测量时间, 提出一种基于互相关卷积与高阶矩质心计算相结合的布里渊散射谱特征提取方法。首先将布里渊散射谱沿光纤的扫频数据与理想Lorentz曲线作互相关卷积, 然后利用卷积结果峰值附近的理想Lorentz线型特征进行高阶矩质心提取, 并将提取结果作为布里渊频移(BFS)的估计值; 其次, 搭建1.5 km的瑞利BOTDA温度传感系统对所提算法进行可行性验证。结果表明: 不同于常用的Lorentz拟合(LCF), 所提算法避免了复杂的迭代求解所造成的测量时间延长, 具有良好的实时性与测量精度, 选取恰当的数据点数与阶数可将误差控制在小于1 MHz; 当进行长距离高分辨率的动态测量而不得不加大扫频间隔以减少测量时间时, 所提算法的测量误差远小于基于莱文伯-马奈特(LM)算法的LCF的测量误差。

提出了加门限的滑动窗口一阶矩质心计算方法.在单帧图像内首先计算全局质心,并在全局质心处加上一定大小的窗口,在窗口内再次进行质心计算,判断相邻两次质心是否满足给定质心收敛条件,若不满足将窗口滑动到新的质心位置处,直至完全收敛.在不同的系统条件下,将滑动窗口一阶矩质心计算方法与传统的一阶矩方法在计算精度上进行了仿真及实验的比较.结果表明,滑动窗口一阶矩质心计算方法具有较高的计算精度,适合于高精度自适应光学系统中.

中阶梯光栅光谱仪二维谱图中， 信号光斑位置的提取精度直接影响光谱分析精度， 是中阶梯光栅光谱仪研制中的关键问题之一。 为保证中阶梯光栅光谱仪的高分辨率特征（其分辨率一般为几千以上， 本仪器光谱分辨率为15 000）， 信号光斑的位置提取误差应小于0.03 mm（小于2个像素）。 在分析中阶梯光栅光谱仪谱图特征的基础上， 提出了一种基于质心法的信号光斑位置提取算法， 即通过搜索信号光斑探测窗口进行光斑判读以及信号光斑质心计算， 实现了信号光斑位置的精确读取。 实验结果表明， 采用该算法可以有效地去除噪声光斑的干扰， 实现信号光斑位置的快速精确读取， 位置提取误差小于2个像素， 波长误差小于0.02 nm， 满足本仪器要求。

地基大视场天文光电观测系统获取的序列图像中，空间目标和数目众多的恒星目标成像特性相似，大部分都表现为弱、小目标特性，需根据二者特征之间的微小差异实现目标的正确可靠识别。首先分别从空域和时域的角度出发，将目标的成像特征分为静态特征和动态特征，并提出了相应的特征计算方法。然后结合实测数据，根据目标的特征提取结果深入分析了空间目标和恒星目标的成像特征，并详细比较了两者的成像特征差异。空间目标和恒星目标的成像特征提取和分析，为空间目标虚警的消除提供了大量的判决依据，有助于空间目标的低虚警率检测识别。

光学联合变换相关方法是进行空间相机像移测量的有效技术途径。在给出该方法测量像移基本原理的基础上，利用半实物静态仿真实验装置对该方法的测量精度和性能进行了分析和评估。通过对仿真序列影像的测试结果表明实验装置在沿航和穿航方向的像移测量精度均能满足空间相机对像移测量低于0.2 pixel的要求。分析了寻质心窗口尺寸对互相关峰位置确定精度的影响，并提出采用强度权重质心法替代传统质心算法，不仅降低了测量精度对寻质心窗口尺寸的敏感性，而且进一步提高了像移测量的精度。

光斑质心的计算是折射法大气温度梯度测量的关键。提出了一种用于折射法大气温度梯度测量的光斑图像质心算法。 该算法使用了自适应阈值选取,适应性强。实验表明,该光斑图像质心算法实时性强、实现简单,适用于大气温度梯度测量。

在分析影响Hartmann-Shack(H-S)传感器质心探测精度因素的基础上，提出结合自平方算法、大津算法、光斑位置区域自适应标定、回归局部阈值法等方法，给出一套适合波前像差测量的质心自适应探测方法，该方法具有准确、自适应性强的特点。经验证，与传统的质心探测方法相比，该方法能准确识别并保留更多的有效光斑信息，提高质心探测的精度，扩大H-S传感器的适用范围。

分析了扩展目标在Shack-Hartmann传感器中的成像特点.针对成像特点,提出了一种提取子光斑位置的质心计算方法.该方法应用多阈值分割和多结构元形态学去噪预处理后再进行质心计算.在信噪比低、扩展度大的情况下,能够有效地抑制噪声,减小噪声对质心计算精度的影响.在不同信噪比和扩展度下,相对于一般质心方法,该方法能够显著地提高探测精度.当信噪比为0.5,扩展度达13时,该方法的平均绝对误差不到1个像素.