鉴于对深海资源开发、海洋科研以及水下工程作业、考古和救援的迫切需求，使得水下光电成像技术研究和装备研制成为当前国内外重点研究方向之一。介绍了扫描激光、偏振成像、结构光成像、光-声混合成像以及水下图像处理等水下光电成像技术，分析了部分技术应用情况，并讨论了其技术特点。论文对于发展海洋资源开发、水下勘探与研究、水下救援以及**等所需的水下光电成像技术和装置具有意义。

对红外目标检测难点进行分析，从目标检测的两个主要发展方向上，对目前国内外提出的检测理论和方法进行系统地归纳和总结，然后对各种理论方法的适用情况和优缺点进行分析，并指出各种检测理论和算法的结合使用和灵活运用，可以提高目标检测的稳健性和高效性。

针对288×4长波焦平面红外探测器组件的特点，设计了一个数据采集模块，以FPGA为核心，为探测器提供时序与控制信号，同时对探测器输出的四路红外模拟图像信号进行高精度的模数转换，然后将红外数字图像信号向后端传送。实验结果表明，采集到的红外图像具有噪声低、稳定性好等特点。当探测器在293 K黑体的照射下，并且积分时间为19 μs时，整个红外图像采集系统的平均噪声等效温差(NETD)在30 mK左右。

多通道扫描成像辐射计是FY-4卫星的主要载荷之一，可实现对地的多光谱观测。辐射计在轨运行期间承受复杂的外热流环境，为保证高质量的成像品质，必须对其进行有效的热设计。根据地球静止轨道和辐射计构型特点，分析了热设计的特点，并对仪器进行详细的热设计和热分析,计算结果证明了热设计方案的合理性。

太阳作为最主要的红外辐射源，对研究目标红外辐射特性具有重要的影响。对目标表面太阳辐射特性进行了详细地分析。首先，给出了表面太阳辐射的计算方法；其次，对影响表面太阳辐射的两个重要因素——大气特征和太阳与目标相对位置进行了详细分析；最后通过实验得出了太阳辐射与太阳角、目标表面方位角和斜面倾角的关系。给目标表面红外辐射特性的研究提供了理论基础和实验依据。

针对非均匀性两点校正方法中精度不足、动态范围小的问题，首先研究焦平面探测器的实际响应模型“S”模型，分析介绍了两点校正算法原理，然后，阐述了黑体定标温度的选择和两点校正方法中的精度、动态范围之间的关系，并提出了基于二分法的定标黑体温度选择方法，最后，在实验中，通过FPGA和DSP硬件电路实现算法功能。实验验证，该方法在保证了两点校正的实时性高、算法简单的优点的同时，提高了两点校正的精度，扩大了其动态范围。

收敛问题是基于场景非均匀性校正算法的一个共性问题。提出了一个能够自适应收敛的非均匀性校正算法。该算法的一个特点是只对非均匀性空间频率的高频部分进行处理，详细论述了该处理的优点。同时还提出了一个控制收敛速度的因子，使得算法的收敛速度根据场景的动态范围自动调整。这将很大程度的改善基于场景非均匀性校正算法收敛特性。最后通过实验数据论证了该算法的性能。

由于单台推扫式相机(或成像光谱仪)视场较窄，通常采用多个相机模块进行视场拼接。针对相机的图像数据具有分辨率高、数据量大特点，提出了一种基于CCSDS的高速复接的传输方法。高速复接电路采用FPGA产生各种控制信号，选用TI的SN65LV1023和SN65LV1224串化解串芯片，把模拟的相机数据转化为一对LVDS差分信号输出。在接收端，用ADLink公司的PCI7300采集卡采集数据进入电脑，用VC＋＋编写软件恢复图像数据。实验结果表明，高速复接电路能够高效可靠的传输图像数据并恢复数据时钟。

在采用全局优化的立体匹配时，利用传统的基于像素点的置信传播算法进行消息传输存在两个不足：计算量大和单个像素点容易导致误差。利用图像分割思想来弥补这两个不足，提出基于图像分割的置信传播算法，利用分割区域代替像素点，视差平面模板集代替视差搜索空间范围，消息传输转换为在分割区域间的传输，一定程度上降低了算法的计算量，同时利用图像分割的约束提高了算法对遮挡区域和缺少纹理区域的处理能力。实验结果表明，算法相对于基于像素点的置信传播算法计算量减小，匹配精度高，对缺少纹理区域和遮挡区域的处理更有优势，得到了较准确的稠密视差图。

广义概率数据关联算法作为一种全局次优的数据关联算法，以其新颖的可行性划分规则和较少的计算存储需求引起了人们的广泛关注。为了进一步提高数据关联的精度，从红外凝视系统中目标的特点出发，利用目标方向差和灰度变化因子的概念，得到了量测在目标方向和灰度约束下的互联概率；结合GPDA算法得到的基于距离信息的互联概率，利用加权和的方式即可得到引入方向信息和灰度信息约束后的新的互联概率。该算法不仅充分利用了原GPDA算法的优点，而且通过方向和灰度约束降低了错误关联的概率，使得关联精度得到了进一步的提高。通过该算法与原GPDA和JPDA算法对杂波环境下多目标跟踪性能的对比分析，可以得出该算法在继承了原GPDA算法的基础上，以较小的计算量代价使得跟踪性能得到的很大的改善。

针对红外搜索跟踪系统中图像传输的特殊要求，提出了一种基于FPGA的网络视频采集系统的设计方案与实现过程。系统以FPGA作为核心处理器与STM32等外围控制芯片协同工作，实现红外搜索跟踪系统中的红外图像的实时采集。相对于现有的视频采集系统，该系统具有稳定性高、传输距离远，数据量大、传输延时小等特点。