InP/In_0.53Ga_0.47As 短波红外探测器是一种高性能的近室温工作器件，从200 K 到室温下都能获得较好的器件性能，从而大大降低了对制冷的要求。为了充分利用目标在可见光和短波波段的光谱信息，通过特殊的材料结构设计和器件背减工艺，成功实现了320×256InP/InGaAs 宽光谱红外探测器，能够同时对可见光和短波红外响应，并从77 K 到263 K 工作温度下实现了对人脸、计算机及室外2.3 km处的景物成像。测试样管平均峰值探测率为2×10¹² cmHz^1/2/W，光谱响应为0.6～1.7 μm，光谱响应测试和成像结果同时验证了InP/InGaAs 宽光谱探测器对可见光信号的探测。相比标准的InP/In_0.53Ga_0.47As 短波探测器，InP/InGaAs 宽光谱探测器显示了可见/短波双波段探测的效果，大大丰富了探测目标的信息量，可显著提升对目标的识别率。

研究了HgCdTe 红外探测器的结构以及材料特性，阐述了激光损伤HgCdTe 红外探测器的机理，建立了HgCdTe 红外探测器三维仿真模型，利用有限元分析法，对10.6 μm CO₂ 激光辐照HgCdTe 探测器的温度变化情况进行了仿真，并通过参考已有文献的实验数据，验证了模型的准确性。当HgCdTe探测器受到峰值功率密度为5×10⁷ W/cm² 的单脉冲激光辐照时，HgCdTe 晶体的Hg 离子开始析出，探测器性能降低，并不可恢复；当激光峰值功率为10⁸ W/cm²，探测器HgCdTe 晶体开始出现熔融现象，此时激光能量密度为1 J/cm²；当激光峰值功率为2×108 W/cm² 时，铟柱达到熔融温度，探测器会出现铟柱脱落现象，被彻底损坏。

热成像技术能够探测不可见的长波红外辐射并以图像的形式显示，在科学研究、安防刑侦及****中有着举足轻重的地位。如果可以用全景图的方式显示所观测场景的大视场热成像则能够极大地扩大观测者的视野、提升场景感知能力。然而，由于热辐射成像模糊、信噪比低，图像特征提取往往存在着较大误差，进而导致特征点匹配不稳定，图像拼接失败。针对这一问题，改进了匹配过程，提出了一种基于鲁棒特征匹配的热成像全景图像生成算法。在增加特征匹配鲁棒性方面的改进主要包括2 方面：第一，利用PCA（主成分分析）对SIFT 算子进行降维以降低算子相关性，提高特征向量的鉴别能力；第二，利用快速搜索密度峰聚类算法预先筛选匹配点集以剔除错误匹配点，提高特征点的匹配准确度。实验结果表明，本文提出的算法可有效且稳定地生成热成像全景图，具有实用价值。

红外技术能有效地检测电力设备过热缺陷，具有远距离、不接触、不取样、准确、快速、直观等特点。传统的电力设备故障红外人工诊断耗时、耗力，而针对人工诊断不足提出的智能诊断其难点之一在于能否较好的获得感兴趣区域（ROI，Region of interest）。红外图像具有强度集中、对比度低等性质，常用的分割算法用于电力设备红外图像ROI 获取，其结果往往是过分割。针对过分割难点，本文提出一种基于FAsT-Match 算法的电力设备红外图像分割方法。首先，运用FAsT-Match 算法在可见光图像中近似模板匹配，然后在红外与可见光图像之间通过近似仿射变换找到目标在红外图像中的近似区域，最后用分割算法对近似区域分割。实验结果表明，提出的方法能够较好地解决电力设备红外图像过分割问题。

待修复区域标记、优先权、最佳匹配模块的搜索及填充和更新置信度是Criminisi 图像修复算法的4 个重要组成部分，每一部分对Criminisi 算法的图像修复结果都有不可忽视的作用。针对大目标移除的Criminisi 图像修复，从数学的角度优化待修复区域标记和提高优先权可信度，并将蝙蝠算法运用到最佳匹配模板搜索中，提高修复效率。实验表明：本文改进的算法能够有效的减少错误信息的累积，具有较好的实用性。

提出了一种基于双边滤波和正态逆高斯模型的平移不变Shearlet 变换域图像去噪算法。对图像进行平移不变Shearlet 变换分解，低频子带采用快速双边滤波算法处理，高频子带采用正态逆高斯模型对其进行建模，在贝叶斯最大后验概率估计准则下推导出与正态逆高斯模型相对应的阈值函数表达式，从而达到去除图像噪声的目的。在对不同类型的图像进行仿真实验，其结果表明了本文方法不仅具有良好的视觉效果，而且具有较高的峰值信噪比和平均结构相似性。

海洋水色遥感应用对光学遥感仪器提出了高灵敏度与高精度的要求。本文研究的可见近红外成像光谱仪采用推扫扫描的方式，从而获得了较高的灵敏度；通过对系统进行杂散光定标和校正实现高精度测量。杂散光校正算法要求图像中所有目标信号不能饱和。由于仪器的动态范围针对水色目标设置，因而大部分图像通道高亮度的云目标信号会饱和，导致杂散光校正算法无法获得较好效果。以一台基于帧转移面阵CCD 的推扫式可见近红外成像光谱仪为研究对象，通过分析系统设置的CCDSmear 校正通道的成像机理，论证了在不同光源下Smear 通道和各图像通道间均存在线性相关性，进而提出了一种利用Smear 校正通道来恢复各图像通道饱和信号的方法，为星上高光谱图像的杂散光校正提供有效的数据源，也为饱和图像恢复提供了一种较为可行的方法。

由于图像复杂背景信息的干扰，一般检测算法的应用受到了限制，致使异常检测的虚警率较高，而基于支持向量数据描述（Support Vector Data Description，SVDD）的异常检测算法不需要对背景或者目标数据作任何分布假设，可将原始数据映射到高维特征空间进行异常检测。基于此，本文提出了一种基于非下采样Contourlet 变换的异常检测SVDD 算法。算法首先对高光谱数据进行NSCT（Nonsubsampled Contourlet Transform）分解，得到高频信息图像和低频信息图像；然后对低频信息作差，得到背景残差数据，抑制了背景信息；接着通过加权融合得到背景抑制后的高光谱图像，最后利用非线性SVDD 将背景抑制后的高光谱图像映射到高维特征空间，完成异常目标的检测。通过仿真实验验证可知，所提出的算法与RX 算法、KRX 算法和未进行背景抑制的SVDD 算法相比，具有较低的异常检测虚警率和优良的检测性能。

利用1995～2012 年的Landsat TM/ETM 和MODIS 热红外卫星数据，从时间、空间和城市热岛效应比率等方面对上海地区进行城市热环境进行了研究。结果表明，在时间序列上，一方面，上海地区地表亮温在季节上夏季最强，春季次之，秋冬季节较弱；另一方面，上海地区城市热环境主体逐渐从次中温区向中温区转化，城市地表亮温在总体上有升高的趋势。在空间分布上，在1995～2000 年上海地区地表亮温格局主要是由中心城区决定，随着浦东、松江、闵行、嘉定等新城区的兴起，在2000年以后，逐渐形成以中心城区为主，多个中心建成区为辅的城市热环境分布格局。

：在303 K～393 K 的温度范围内，首先采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱技术（ATR-FTIR），分别研究了二甲基硅油的一维红外光谱，二阶导数红外光谱，去卷积红外光谱和四阶导数红外光谱。实验发现：在1800 cm^－1～600 cm^－1 的频率范围内，二甲基硅油主要存在着CH₃伸缩振动模式（ν_Si-CH3）、CH₃ 变形振动模式（δ_Si-CH3）、CH₃ 摇摆振动模式（ρSi-CH3）、Si-O 伸缩振动模式（ν_Si-O）和Si-C 伸缩振动式（ν_Si-C）等5 种红外吸收模式。以二甲基硅油的δSi-CH3 为研究对象，进一步开展相关二维红外光谱的研究，考查温度对于二甲基硅油 δ_Si-CH3 红外吸收强度变化的影响。实验发现：二甲基硅油δSi-CH3在1253 cm^－1 和1258 cm^－1 频率处有红外吸收峰，而随着测定温度的升高，δ_Si-CH3 红外吸收强度的变化快慢顺序为：1258 cm^－1＞1253 cm^－1。本项研究拓展了 ATR-FTIR 技术在二甲基硅油热变性方面的研究范围。

浓缩液化学质量的稳定直接影响着再造烟叶产品的质量，传统方法分析其常规化学成分费时费力，反馈相对滞后。利用近红外透射技术结合偏最小二乘法建立了造纸法再造烟叶生产过程中浓缩液烟碱（Nic）、总糖（Ts）及还原糖（Rs）定量分析模型。通过考察样本划分、光谱区域选择、光谱预处理及最佳主因子数选择等方面对模型进行不断优化，最终确定了最佳建模参数。此外，通过选取未参与建模的30 组样品进行外部验证并通过T 检验-成对双样本均值分析得出所建立的模型预测性及准确性较好，可以应用于浓缩液化学质量的快速检测。

扫描摆镜伺服系统是扫描型热像仪的核心部件之一，扫描摆镜摆动周期需适应热像仪视频制式的要求。为了支持扫描型热像不同速率视频输出的需求，基于双向扫描摆动方式，设计并实现了多扫描周期摆镜伺服系统。给出了基于FPGA、MCU 构架的硬件方案、目标轨迹特性及控制算法的设计方法。实验测试结果表明本扫描摆镜伺服系统具有跟踪精度高、频率切换时间短和运行稳定等特点，具有很强的工程实践性。

提出了一种适用于弹载环境的主动激光成像/红外成像同轴共口径复合光学系统设计方案，设计完成了能够实现大视场扫描且具有优良成像质量的共口径复合光学系统。该系统采用了半角扫描机构在俯仰和偏航方向实现±15°扫描视场，并在－50℃～50℃温度范围内全视场成像质量接近衍射极限。

为研究固体火箭发动机地面和高空飞行过程中羽流红外辐射随飞行高度的变化，计算了某型固体火箭发动机在地面试车和7.5～80 km 之间一系列高度工况下，发动机内、外流场和红外波段2～6 μm的辐射。发动机内流和羽流流场采用非平衡化学冻结模型计算，高温Al2O3 颗粒和燃气组分混合的羽流辐射场采用FVM 模型计算，其中燃气组分的光谱特性用WSGG 模型计算，Al₂O₃ 颗粒的光谱特性用Mie 理论计算。研究了2.7～2.95 μm、3.6～3.85 μm 和4.2～4.45 μm 三个波段，羽流高温核心区表面的辐射强度；以及高温核心区在轴向主平面和法平面上，0°、45°和90°三个视角的辐射亮度。研究发现：随飞行高度上升，环境压力下降，羽流体积膨胀，其中高温核心区气相温度迅速下降，Al₂O₃颗粒浓度也所有下降，但颗粒温度仍比较高。发动机在地面工作时，羽流的强辐射带沿其轴线呈连续状分布；但在高度小于22.5 km 的低空飞行时，羽流的强辐射带除了出口区域以外，还在出口下游的后燃区出现。羽流的红外辐射亮度在纵截面上具有轴对称性。在光谱分布方面，发动机飞行高度小于40 km 时，羽流辐射呈现燃气辐射的光谱差异性，但发动机在40 km 高度以上飞行时，羽流辐射呈现高温颗粒辐射的光谱连续性。