根据 HgCdTe材料特性和 p-on-n HgCdTe红外探测器结构, 建立了 p-on-n HgCdTe红外探测器三维数理模型。通过对三维理论模型的求解, 得到探测器内部载流子的输运特性, 实现了对不同波段、不同工作温度 p-on-n HgCdTe红外探测器探测率的理论计算。计算结果表明: p-on-n HgCdTe红外探测器优异的高灵敏度和高温特性, 能在红外短波、中波和长波 3个波段上全面满足未来红外系统对高性能红外探测器的需求。

在康宁 7059玻璃衬底上采用磁控溅射、化学水浴和近空间升华法制备 CdS薄膜, 在 FTO、ITO、 AZO衬底上采用磁控溅射法制备 CdS薄膜。分别对两组 CdS薄膜的形貌、结构和光学性能进行了研究, 结果表明: 采用不同工艺和衬底条件制备的 CdS薄膜具有不同的形貌和结构, 并表现出不同的光学性能。对于不同的制备技术, 化学水浴法制备的 CdS薄膜在 520～820 nm范围的光谱平均透过率最高, 光学带隙最大为 2.418 eV, 磁控溅射法制备的 CdS薄膜在 820～1200 nm和 520～1200 nm范围的光谱平均透过率最高。对于不同的衬底条件, 在 FTO衬底上磁控溅射制备的 CdS薄膜在 820～1200 nm和 520～1200 nm范围的光谱平均透过率最高。

微扫描技术能提高红外系统的分辨率, 这使得对微扫描器的研究意义非凡。针对非制冷红外焦平面探测器, 在已知微扫描器的叶片形状参数以及微扫描器与焦平面阵列的相对位置的前提下, 结合具体个例, 计算了焦平面阵列上各个像元的曝光顺序, 为后续读出电路的读出顺序的选择和进一步的数字图像处理提供了依据。

研究了一种新型透红外的导电薄膜铜铝氧化物(CuAlxOy)，选用高纯度铜、铝靶材，利用磁控溅射台在蓝宝石衬底上生长CuAlxOy 薄膜。研究了氧气流量、薄膜厚度、预溅射铜层时间(铜层厚度)等重要条件对薄膜性能的影响。实验发现，通过微调溅射参数、合理控制预溅射铜层过程可以获得低电阻率和高透过率的铜铝氧化物薄膜。得到最好的CuAlxOy 薄膜(厚度为1765 A)在波长2.6 μm 处红外透过率达到了最大值62.5%，红外波段(波数8000～2000 cm-1)的平均透过率达到53%，方块电阻为358.9 Ω/sq，电阻率为6.33×10-3 Ω·cm。

针对光纤束耦合成像系统的特点, 对存在亚像元量级空间错位的图像进行超分辨率重建研究。研究分为图像配准与融合两个步骤。图像配准时, 用经典的 Keren配准算法对两幅图像进行亚像元级别配准。图像融合时结合双三次插值对配准后两幅图像进行 Mallat小波分解与重构, 从而实现图像超分辨率重建。实验结果表明, 简化后的配准算法配准精度达到了 0.01像素, 而经过插值与融合重建出来的图像空间分辨率提高了一倍, 并且保留了丰富的细节信息。

提出了一种准确、快速的红外小目标单帧检测方法。该方法基于高通滤波和图像增强技术, 先通过高通滤波去除背景及部分干扰, 然后使用图像增强技术在突显小目标的同时实现对噪声和干扰的进一步抑制。计算机仿真结果表明, 所提出的方法能很好的检测出小目标, 与帧间差分法以及背景减法相比, 优势明显, 不仅为小目标保留了较多的像素点, 并使小目标灰度有了很大增强, 不存在虚警点, 且能较好地克服天空背景的云层干扰问题。

介绍了一种基于 FPGA的红外图像的伪彩色化实现方法。这种方法首先通过 Matlab提取颜色表, 然后通过 FPGA控制颜色表的在线更新实现红外图像不同种类的伪彩色化效果。该方法大大提高了人们对红外图像感兴趣目标点的辨识能力。该方法已经在自主研发的红外观测系统中得到验证, 具有硬件实现简单、占用逻辑资源少、速度快、实时性强等特点。

仿真试验中, 目标辐射特性计算精度影响红外成像设备作用距离的测试精度, 反射辐射是目标辐射特性的重要组成部分, 针对空中目标的反射辐射特性进行建模并给出了工程计算方法, 该方法考虑了空中目标反射天空背景辐射、反射太阳直射辐射、反射地面背景辐射。针对某空中目标进行了理论计算, 并与实测数据进行了对比, 结果表明该方法精度较高。

由于微通道板除气不彻底, 导致双微通道板像增强器在工作时视场上出现闪烁噪声, 因而无法正常工作。为了消除闪烁噪声并使微通道板增益进入一个稳定值区间, 采用不同的电子清刷控制方法, 对两块微通道板进行彻底除气, 结果表明:增大萃取电荷量的方法在减少闪烁噪声的同时也会降低像增强器的增益, 而增加台外预先电子清刷阶段并且使第二块微通道板的预先萃取电荷量大于第一块微通道板, 可以完全消除闪烁噪声。选择合适的预先萃取电荷量, 可以保证像增强器的增益达到 105以上, 制作出合格的双微通道板像增强器。

像增强器作为微光夜视装备的核心器件, 其动态范围研究具有重要意义。论述了基于自动门控电源的微光像增强器动态范围扩展的意义, 分析讨论了自动门控电源 MCP电压、阴极脉冲宽度、阴极脉冲频率、阴极开启电压与微光像增强器动态范围的关系, 提出了微光像增强器动态范围估算模型。

通过对识别理论的研究分析, 建立了特征基理论, 选择合适样品建立的光谱特征基, 能反映样品的综合特征信息, 从而对多组分物质进行识别研究; 以茶叶样品为分析对象, 进行了特征基理论的应用研究, 实现了对重度发酵茶和普洱熟茶的识别; 以普洱熟茶识别为例, 通过比较特征提取前后茶叶的识别效果, 分析了光谱分辨率问题, 结果显示: 特征提取后茶叶类内平均距离减小为原来的 2× 10-3倍, 类间相对平均距离增大为原来的 4～66倍, 类间最小最大距离比值增大为原来的 34～156倍, 所以类内聚集度增大, 类间分散度增大, 即特征基理论使光谱分辨率大幅度提高。