提出一种高光谱成像激光雷达系统的光学结构设计,并对系统的光学辐射定标方法进行研究。利用单色仪对出射光的精细扫描,确定高光谱成像雷达每个探测通道的带宽和中心波长。根据高光谱成像激光雷达方程,在实验室定标过程中,不考虑大气对定标的影响,得到系统每一个通道的定标系数。系统定标过程中合成不确定度为0.87%,扩展不确定度(k=2)为1.73%。最后对超连续谱高重复频率激光器出射的脉冲能量进行监测,使该高光谱激光雷达在机载飞行过程中,依据探测器输出的回波信号强度信息,能够实时得到地物的反射光谱信息,进而实现高精度地形获取和地表超精细分类。

灰度漂移是地基中波红外测量系统标定和测量的主要误差来源之一。通过研究外场辐射标定时环境温度对中波红外测量系统输出灰度的影响，发现了灰度随环境温度漂移的规律，找到了灰度漂移的原因，推导了环境温度与灰度漂移的关系，提出了基于环境温度的灰度漂移补偿方法。实验结果表明，文中所提方法能有效补偿红外测量系统的灰度漂移量，降低中波红外测量系统受环境温度变化引起的灰度漂移。

剖析了时间延迟积分CCD( TDICCD)像元校正对信噪比和调制传递函数测试的影响，设计了基于辐射标定和地面控制的多通道TDICCD像元响应非均匀性实时处理方法以提高星上实时图像的像元响应非均匀性。该方法基于辐射标定去除图像的固定图形噪声，并校正图像奇异点; 通过分析星上实时传输图像，处理奇异点像元的图像问题，实现地面控制像元响应非均匀性的实时调整。提出的系统实时处理方式可以不改变硬件结构即有效改善图像的视觉效果，对于坏像元、像元性能降低、像元污染等特定情况有很强的纠错能力。实际成像试验的对比表明，该方法对信噪比、调制传递函数有很好的修正作用，其精确调整能力分别达到0.1db及0.01; 在50%饱和值下测试的图像非均匀性指标达到1.25%。 该方法结构简单，在工程实践中有很好的应用前景。关键词: 时间延迟积分CCD(TDICCD); 辐射标定;像元响应非均匀性校正; 现场可编程门阵列(FPGA)实时处理; 灰度插值中图分类号:

为了提高当前几何量非接触成像测量的测量精度，需要对CCD的辐射特性进行标定和校准。阐述了CCD辐射标定应用于成像测量领域的原理及其必要性，设计了标定实验，建立了CCD相机输入辐射照度与灰度输出值之间的定量关系，并求得CCD相机的补偿函数。实现了在规定不确定度范围内的CCD辐射度标定和校准。

积分时间调整是扩展红外辐射测量系统动态范围的主要手段，针对再入高速目标因辐射剧烈变化存在积分时间调整影响实时跟踪和图像饱和的问题，提出基于辐射标定的积分时间实时调整方法.该方法通过辐射标定得到不同积分时间的响应度和偏置，利用跟踪器提取的目标和背景信息计算光学入瞳处当前积分时间的目标和背景辐射；再反演计算其他积分时间的目标和背景信息，并以此计算跟踪判据，自动确定最佳积分时间.实验证明，该方法能准确预测满足跟踪要求的最优积分时间，有效减少测量过程中积分时间调整次数，目标连续跟踪正确率达100%.

针对光学元件损伤图像中损伤区域的高精度检测问题，对内全反射照明下光学元件损伤图像的处理技术进行了研究。根据在线检测图像中损伤区域中心峰值的信号强度高于局部背景的信号强度这一特点，利用高斯滤波器生成待检测图像的局部信号强度比图像，实现了对损伤区域的低漏检率自动定位; 根据CCD的成像原理，利用辐射标定的方法建立起损伤区域的尺寸与其在图像中总灰度的关系方程，实现了损伤区域的亚像素高精度尺寸测量。实验结果表明，与传统的光学元件损伤图像处理算法相比，本文提出的算法在保持低漏检率的同时大大提高了损伤区域的测量精度。

积分时间是决定红外焦平面阵列(IRFPA) 成像质量的关键因素。针对红外测量系统难以实时自动确定积分时间的问题,提出基于 人眼视觉特性和事前辐射标定的积分时间自适应预测方法。假定目标和背景在连续两帧内不突变, 结合事前辐射标定结果、目标和背景信息反演计算各积分时间的目标和背景灰度,以人眼视觉特性和 跟踪判据为调节依据,自动预测合适的积分时间。实验结果表明, 该方法能自适应快速预测满足要求的积分时间,使获取的图像处于线性区中段,保证了成像质量, 有利于目标的初始捕获和平稳跟踪。

为使非致冷长波红外热像仪在不同温度下保持较高的测温精度，建立了考虑探测器工作温度效应的非致冷长波红外热像仪的辐射标定模型。对非致冷长波红外热像仪进行辐射标定实验，在不同黑体温度和不同亮度增益值条件下，获得了16组图像灰度与探测器工作温度之间的函数关系，建立了目标温度的数学计算模型，并对定标结果进行了实验验证。结果表明：在25~40 ℃，探测器的工作温度效应可做线性化处理，且与目标温度无关。通过设定合适的亮度增益值可使红外热像仪的测温误差＜05 ℃，极大地提高了非致冷长波红外热像仪在不同温度环境下的测温精度。

为了准确测量太阳总量辐射，研制了具备自动跟踪能力的太阳辐照绝对辐射计SIAR-3a。介绍了SIAR-3a的原理，提出了双轴太阳跟踪的控制方法。SIAR-3a采用电来标定待测量的太阳总量辐射，可以在测量太阳总量辐射的同时较为准确地跟踪太阳。标定实验中，SIAR-3a在3σ范围内的相对均方根误差是006%，已经标定到了保存在瑞士达沃斯世界辐射中心的世界辐射基准。太阳辐照实验结果表明，SIAR-3a工作可靠，测量结果准确。