为满足红外相机的高灵敏度、实时性、小型化和集成化要求，采用384×288长波 红外焦平面探测器的四通道输出模式，以Altera的cyclone3系列芯片作为主控制器，并利用1块4 M大小的SRAM和 一块4 M大小的flash为辅助，设计了一套基于FPGA的图像数据处理系统。该系统通过指令控制能对图像背景进行 采集与消除、细分采样叠加和数字TDI处理等。该系统还具有推扫和凝视功能，由Verilog语言实现，可移植性强。 实验结果表明，该系统能够代替上位机对图像进行实时处理，得到高灵敏度的清晰图像。

红外大气探测干涉分光仪(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer, IASI)能够获取平流层的大气温度廓线，而且由其 提取的大气温度扰动信息可用于平流层的重力波特征分析。基于神经网络方法，利用典型 大气廓线库和大气辐射传输模式建立了由IASI反演25 ～ 60 km高度范围内的平流层大气温度廓 线的算式，并结合再分析资料对反演结果进行了检验。模拟试验结果表明，平流层大气 温度反演的偏差主要在0 K附近且不超过1 K，均方根误差处在2 ～ 6 K之间，且50 ～ 5 hPa之间的均方 根误差在3 K以内。对比验证结果表明，本文的平流层大气温度反演与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF)的再分析资料在总体上具有 可比性，而且反演速度更快，覆盖的区域更完整。

由于云污染对大气红外遥感的严重干扰，大量红外资料遭到了舍弃。为 了充分同化红外资料，提高初始场精度和改善数值预报效果，利用通用辐射传输模式(Community Radiative Transfer Model, CRTM) 模拟了大气红外探测仪(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)的通道亮温，并分析了云类型、云层含水量、云厚度和云顶高度等云参数对AIRS亮温的 影响。结果表明：(1)由于云层对红外辐射的截断作用，只有高于云顶的大气才会对辐射亮温产 生影响；(2)随着云层积分含水量的增加，亮温逐渐减小，但其减速放缓，直至不变；有效半径较 大的粒子对辐射的散射作用较强，相应亮温较小；(3)若云顶高度固定不变，云厚度的变化 则不会对亮温产生影响；若云底高度固定不变，云层越厚，相应的亮温越小；(4)地面通道亮温 对云顶高度的变化比较敏感，云顶以上通道的亮温不受云顶高度变化的影响。

提出了一种将视在光线法(Light Of Sight, LOS)与OpenGL软件接口相结合的方法。该方法利用OpenGL软件接口的深度测试 与遮挡查询功能，确定了复杂外形目标在某探测方向上的有效发射面元及其辐射在介质中的 传输路径。然后采用LOS法获得了大气层内目标在探测方向上的辐射特性。仿真结果表明， 本文方法行之有效，且计算效率高。

探索了一种结合目标特性和局部背景类别预测的红外小目标检测算法。具体研 究了红外天空小目标检测中屏蔽地物虚警的问题。在复杂的红外场景中，地面物体由于复杂多变造成 的虚警会严重影响系统的探测灵敏度和鲁棒性。如果仅从目标特性入手，难以滤除地物虚警。首先利 用新 Top Hat 变换提取出潜目标。然后，对每个潜目标，一方面利用目标特性获得一种潜目标为真实目标的 可能性度量，另一方面考虑潜目标一定大小的邻域背景，根据对背景类别(天空或者地物)的预测获得 另一种可能性度量。最后,结合两种度量滤除虚假目标。实验表明，相比仅考虑目标特性的算法，本文 算法的探测性能有了很大提升。

为了得到更加稳健的水体悬浮颗粒物(Suspended Particular Matters, SPM)的反演模型，减少建模数据误差对算法精度的影响，将单波段和对应波段比值的六种经验模型和半经验、半分析模型分别应用于长江口高浊度水域不同航次不同测量仪器测得的实测数据集中，分析了波段比值参数对于提高SPM反演模型稳健性和稳定性的作用。结果表明，采用波段比值参数的模型的精度都远高于相应的单波段模型。在2014年5月和2014年12月航次的数据集中，有的单波段模型失效，总体的最高精度不超过0.5。而相对应的波段比值的建模精度都在0.8左右。另外，将各模型应用于Landsat 8卫星的OLI传感器的遥感数据时，同样，波段比值模型的反演精度高于单波段模型。结果证明，在高浊度的水体中反演SPM浓度时，波段比值遥感参数的应用可以加强反演模型的稳健性。

随着我国煤矿事业的高速发展和煤矿电力系统的日趋复杂， 矿井电力系统故障的定位与预测变得更加困难，因此如何实现对矿井电力系统故 障的智能诊断显得尤为重要。大多数矿井电力系统故障都与温度有着重要关系，具 体体现在温度与其红外图像灰度值之间的非线性映射关系。针对矿井电力系统红外图像 的对比度较差且细节不够明显的特点，提出了一种基于非采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform, NSCT) 的红外图像增强算法，并在算法模型中构造了一个非线性匹配函数。该函数能够对红外图像 的边缘进行一定的增强处理，并且能够抑制噪声的干扰。实验结果表明，本文方 法可以对矿井电力系统的过热故障进行智能诊断与定位，并可为用户提供复选解决方案。

机械制冷机是红外探测器组件的重要组成部分，它为红外探测器提供精确、稳定的低温工作环境。机械制冷机普遍采用PID温度控制算法。工程应用中，PID参数的整定大多依赖于调试者的经验，缺少PID参数设计的理论分析。结合制冷机的控制模型，根据波特图和Nyquist稳定判据，分析了PID控制参数的频域设计方法。仿真结果表明，该方法可靠有效，可为机械制冷机PID温度控制参数的在线整定提供指导。