3～5 μm 中红外激光处于大气的窗口波段，在光谱学、遥感、医疗、环保及**等诸多领域都有重要的应用价值和前景。因此对该波段激光器的研究是目前国际上的热门课题。简要介绍了3 种产生中红外激光的方法，分别为：基于非线性理论技术、量子级联技术以及晶体掺杂离子技术，并分别指出了它们的发展趋势。

基于特定场景的先验信息，通过分析多个特征参量对弱小目标检测的性能，利用各参量对弱小目标检测的长处，设计了一种基于多特征融合的目标检测算法。以空域匹配模型、区域加权信息熵和频域滤波自适应阈值分割3 种方法为单特征量，基于各个特征量对特定应用场景下的大量目标检测的先验结果，利用概率论的知识，构造了有利于提升计算速度和检测概率的两种多特征融合方法。实验表明，该方法能够有效地提高单帧弱小目标的检测性能。

基于逼真战场环境开展半实物仿真试验是对红外成像制导系统进行测试和评估的有效途径，其中地物背景战场环境红外图像实时生成技术是模拟真实战场环境红外特性的关键技术之一。首先介绍了基于电阻阵列的战场环境红外仿真系统的组成；然后从工程实用性出发，以卫星地图为数据源，采用Terra Vista 对目标区域进行地形建模，利用SensorVision 红外模块对目标区域进行红外辐射特性建模以生成目标地区红外图像，并提出了加快图像渲染速度和增强图像真实性的优化方案；最后基于VC 环境编写了地物背景战场环境红外图像实时生成与测试软件。仿真测试结果表明，该方法能够满足战场环境仿真系统红外图像实时生成的要求，效果良好且易于工程实现。

可见光和红外图像具有互补特性，融合可产生更好的召回率，但现有方法融合后总会导致精度下降。这项研究提出了一种在特征级进行融合检测行人目标的方法：①提取前景目标特征的极大稳定极值区域Maximally Stable Extremal Regions（MSERs），计算红外图像MSERs 稠密度和相似度特性，并根据此特性分类MSERs。②搜索匹配可见光图像中的相似MSERs 区域，定位前景目标。③融合提取红外与可见光图像中的相似匹配MSERs 区域，完成运动目标轮廓提取。该方法融合可见光图像信息，能有效滤除背景物，辅助定位在红外图像中检测的前景目标，并补充仅利用红外图像提取前景目标的缺失部分。已使用公共数据库对该方法进行测试，并与早期融合方法进行比较，能获得更好的召回率，同时融合后准确率不会下降。不需要对背景建模，因此比以往算法计算上更高效，更简单，单帧检测的效果也能达到实时处理要求。

非制冷红外焦平面图像存在对比度低、分辨率低、细节信息不全、视觉效果差等缺陷，实际应用中需要增强红外图像以改善其质量。一种基于线性映射与直方图均衡化加权结合的高动态范围红外图像增强技术，通过线性映射对红外原始图像做图像增强，保存数据，再利用直方图均衡化算法对红外原始图像做图像增强，选取适当的权值，将增强后的图像加权结合，得到最终图像。重点分析了传统线性映射与直方图均衡化的原理与处理方法，通过多幅高动态范围场景的红外图像的处理比较，表明该算法操作简单，且处理后效果显著，可用于实时增强。

复杂地物背景下红外弱小目标的跟踪在红外监视系统中有重要的应用价值。提出了一种基于人眼视觉系统原理和多目标跟踪技术的弱小目标跟踪算法，实现了对复杂地物背景下红外弱小目标的跟踪。算法首先在图像中提取候选目标和各目标对应的目标区域，估计相邻帧图像之间的运动参数，对所有跟踪目标进行轨迹预测；然后融合多信息对当前帧目标与目标链中目标进行关联，根据关联结果对目标链进行更新；最后输出跟踪目标的位置坐标，实现对红外弱小目标的跟踪。用实测的图像序列对算法进行了测试，试验结果表明本文算法对树林、农田、建筑等复杂地物背景中弱小目标有较好的跟踪效果，可以用于红外监视系统中对复杂地物背景下低对比度弱小目标自动跟踪。

传统的基于稀疏表示的超分辨率重建算法对所有图像块，应用单一冗余字典表示而不能反映不同几何结构类型图像块间的区别。针对这一问题，本文探索图像局部几何结构特性，提出一种基于结构特性聚类的几何字典学习和耦合约束的超分辨率重建方法。该方法首先对训练样本图像块进行几何特性聚类，然后应用K-SVD 算法为每个聚类块联合训练得到高低分辨率字典。此外，在重建过程中引入局部可控核回归和非局部相似性耦合约束，以提高重建图像质量。实验结果表明，与单一字典超分辨率算法相比，本文方法重建图像边缘和细节部分明显改善，评价参数较大提高。

介绍了一种计算多层结构微测辐射热计探测单元的红外吸收模型，并计算了所设计25 μm 微测辐射热计探测单元的红外吸收。当探测单元表面金属吸收层的方阻从2～600 Ω/□变化时，单元的吸收功率先逐渐增大，之后缓慢下降。对于300K 黑体辐射，当探测单元的吸收层方阻达到332 Ω/□时，吸收率达到最大。此时在8～14 μm 波段单元的红外吸收率平均值为72%，吸收功率为16nW。在此基础上对探测单元结构的悬空高度进行优化，得到最优的两层悬空间隙高度均为0.8 μm，最优吸收率为82%。

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题，重点阐述三维噪声模型的理论分析方法，并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据，通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值，深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响，发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声，空间噪声比时间噪声更为严重，成为限制系统信噪比的重要因素，为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。

非制冷红外焦平面热像仪可用于将人眼不可见的红外光信号转化为可见光图像，具有无需制冷、便携式和成本低的优点。对法国ULIS 公司在2012 年推出的带I^{2C 标准片内接口的17 μm 像元尺寸型号为PICO384 的非晶硅焦平面探测器进行了驱动成像研究，主要工作包括硬件电路板的设计和基于FPGA 的驱动成像程序开发，最终达到了预期结果获得了清晰的红外图像。文中详细介绍了硬件系统的组成，对驱动程序核心模块的设计进行了说明和给出仿真验证结果，并就软硬件设计过程中的几个重要问题进行了探讨。}

为了在人员无法到达的位置进行探测，设计出以六旋翼飞行器为搭载平台的红外探测系统。因为国内外没有一家将红外可见光融合系统与六旋翼飞行器系统融于一体的科研单位，因此该项目尚处于探索阶段。将先行进行红外探测系统与连接云台的设计，使其实现水平方向可360°，俯仰可－90°～＋30°转动，之后对所设计的探测系统进行图像采集实验，根据不同视场得到的图像，可以验证设计的六旋翼飞行器红外探测系统满足设计要求。

利用有限元软件ANSYS 建立了透射式红外光学系统的有限元模型，并对其进行热应力分析。以Zernike 多项式为接口工具对变形后光学透镜的面形进行拟合，将得到的Zernike 系数、透镜间隔的改变量和材料的折射率变化量代入光学设计软件ZEMAX 中，分析变形后系统的光学性能。分析结果表明，温度改变使光学透镜的面形发生严重变化，并且使光学系统的像面产生漂移，导致系统的光学性能下降；光机热集成分析方法在红外光学系统中的应用，可以预测热环境对系统的光学性能的影响，为光机系统设计提供参考。

现有天基红外导弹预警系统对目标的探测侧重于对红外图像的处理。从光谱维数据分析角度出发结合支持向量数据描述基本理论，提出了一种基于导弹尾焰特征谱的SVDD 检测方法。应用小样本训练数据建立了单分类器，以11 型导弹目标的红外辐射尾焰特征谱数据作为训练样本，比较了RBF 与SSM 作为核函数的检测效果，应用交叉检验的方法确定宽度因子和相似临界因子的值，结果表明，在低信噪比红外图像中，基于SSM-Kernel 的SVDD 检测性能优于基于RBF-Kernel 的检测性能。应用训练样本数据的辐射双峰所对应中心波长作为匹配模板进行识别，实验表明方法具有可行性。

采用全固态微光成像器件是未来微光成像的发展趋势。介绍了2 种全固态微光器件EMCCD、In_{xGa1－xAs，分析了其成像性能，描述了其研究现状，对比了传统的真空光电成像与全固态微光成像性能指标，阐明了微光成像器件向着高灵敏度、低噪声、宽光谱响应和强适应能力方向发展。}

为了提高连铸生产效率和铸坯质量，设计了一种基于红外热像技术的连铸坯表面质量实时检测系统，通过红外热像仪在线实时采集生产过程连铸坯表面热图像；并在VB 基础上建立连铸坯缺陷特征图像评估系统，对采集的连铸坯的热图像进行分析运算和分类处理。采用Halcon 软件建立人机界面，并结合实际生产数据，结果表明该系统降低铸坯的误报率，提高了铸坯质量和生产效率。