为适应空间光学遥感技术的快速发展及对空间光学遥感器需求的不断增长，在追求高空间分辨率、高光谱分辨率、高辐射分辨率性能及轻量化的同时，必须考虑空间光学遥感器对恶劣的发射运载力学环境及在轨真空热环境的适应性问题。本文概述了国内外空间光学遥感器环境适应性设计的现状与进展，阐述了空间环境因素对空间光学遥感器性能的影响，尤其是在力学及真空热环境作用下的环境效应，探讨了环境效应的作用机理。在对任务需求和环境效应分析的基础上，提出了空间光学遥感器环境适应性设计的要求、准则以及适应性设计要点。提出在空间光学遥感器设计的早期设计阶段，应统筹考虑对未来可能遇到的各种环境的适应性问题，并开展以质量特性、动力学特性及热光学特性为主的适应性设计分析迭代。在实施阶段，需进行相应的特征试验以及环境模拟试验，实地考核空间光学遥感器的力学及热光学特性以及在各种模拟环境条件下功能和性能的有效性和正确性，确保对未来各种恶劣环境条件的适应性。本文对设计分析迭代过程中以及试验过程中对环境适应性的评价方法及其相关的地面试验内容和方法也进行了论述。

人脸识别技术是模式识别和机器视觉领域的一个重要研究方向，基于子空间分析的特征提取方法是人脸识别中特征提取的主流方法之一。本文对目前应用较多的子空间分析方法进行了研究，具体介绍了线性子空间分析方法：主成分分析(PCA)、线性鉴别分析(LDA)、独立主成分分析(ICA)、快速主成分分析(FastICA)，和非线性子空间分析方法：基于核的PCA (KPCA)的基本思想以及这些方法在人脸识别中的研究进展和一些新的研究成果。此外，还应用orl及Yale B人脸库对几个基础的子空间方法进行了验证实验。实验结果表明，在几个子空间分析方法中，FastICA算法取得了最高的识别率。最后,结合实验结果对各算法的优缺点进行了分析总结。

目标跟踪过程中出现的遮挡问题一直是目标跟踪中的难点。如何有效处理遮挡，尤其是严重遮挡和全部遮挡是评价目标跟踪算法鲁棒性的关键指标。本文对国内外现有的遮挡情况下的目标跟踪算法进行了总结和分类，分别介绍了基于中心加权、子块匹配、轨迹预测、贝叶斯理论的多种遮挡目标跟踪算法，特别描述了综合多种算法优势的多算法融合跟踪算法。阐述了各种算法的基本思想及其遮挡处理功能，分析了各种算法的优缺点，并指出了它们的适用场合。文章最后提出了遮挡情况下目标跟踪算法存在的问题，特别指出将多传感器融合技术用于有遮挡的目标跟踪是该项技术的发展方向之一。

在嵌入式视频图像处理系统中，图像增强后的效果和图像增强的实时性是决定算法优劣的两个关键问题,而恰当的图像增强算法和高效硬件平台的合理搭建是解决问题的有效途径。本文在研究多种实时图像增强算法基础上，在Matlab平台上对3种典型的增强算法即直方图均衡增强算法、基于照度-反射模型的同态滤波增强算法、基于小波变换增强算法进行了算法仿真，并对仿真结果进行分析。通过比较各算法的优缺点，指出了其最佳的应用场景和最高效的硬件实现平台。最后指出，几种算法相结合，取长补短是图像增强算法的发展趋势。

对含有一个用金刚石车削技术制作的衍射光学元件(DOE)的折/衍混合长波红外(LWIR)凝视成像系统进行了杂散光分析。利用LightTools软件对DOE的不同衍射级次、光学表面多次反射、镜筒内壁反射等主要杂散光源进行了模拟和分析，对6种二次反射的模拟结果表明，对归一化的光源，理想光路的像面辐照度为100 W/mm2，每种二次反射会给像面带来0.01 W/mm2的辐照度；反射率为10％的镜筒内壁给像面带来的辐照度为0.01 W/mm2。利用该LWIR凝视成像光学系统进行了相关实验，实验结果证明了上述分析的正确性，表明该项分析有利于对LWIR凝视成像系统光学性能的进一步理解和杂散光的抑制。

日冕仪的工作特点决定了其对杂散光抑制要求极其严格。 根据反射式日冕仪的工作特点，通过分析其光学特性以及其抑制系统杂散光的基本原理，设计了反射式内掩日冕仪系统，其相应参数为视场0.67°、口径47 mm、焦距768 mm、系统总长1 200 mm，系统在30 lp/mm处的MTF值＞0.6，弥散斑半径＜2.5 μm，成像质量达到衍射极限。通过分析系统杂散光特点，建立了消杂散光结构，全部抑制了系统的主要杂散光源。杂散光抑制水平达10-6~10-8B⊙，可以实现对日冕的清晰成像观测。

为了完善环带抛光技术并指导加工，根据Preston方程建立了材料去除量的理论模型。考虑环带抛光技术中的影响因素，如抛光盘与工件之间的转速比、偏心距及压强分布等参数，建立了材料去除量与各影响因素之间相互关系的数学模型。理论分析和实验结果显示，转速比、偏心距和压强分布对磨削量均有影响，材料的去除效率随转速比和偏心距增加而增大，转速比越接近于1，磨削越均匀；工件露边时，工件露出部分材料的去除效率急剧下降。实验结果表明，通过对该理论模型中相关技术参数的研究来完善环带抛光技术，有效地提高了抛光的效率及稳定性。

提出一种相位掩模干涉仪用于对光纤光栅写入不同的Bragg波长。该系统中，光纤光栅由两块可旋转棱镜所形成的紫外干涉条纹写入，其中相位掩模被用作 1级衍射光的分束器。当两块顶角由相位掩模的 1级衍射角和棱镜折射率确定的棱镜的底部相互平行放置时，该相位掩模给出了Bragg波长的参考值。当Bragg波长的频移为1 nm时，棱镜最大的旋转角为1°，最小的旋转角是2.4′。与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角23″/nm相比，该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2~3个数量级。该可调谐相位掩模干涉仪仅用一块相位掩模和两块旋转棱镜就可实现写入具有不同Bragg波长的光栅，替代了许多具有不同光栅周期的相位掩模。

利用动态激光散斑法研究了白蛋白的酸致变性过程。基于动态散斑理论模拟生成了动态散斑序列图；利用模拟和实验散斑图生成的时间序列散斑图及其灰度共生矩阵对白蛋白的酸致变性过程进行了分析；最后用灰度共生矩阵的惯性矩和不同阶段的4幅散斑图的平均对比度图分析了不同阶段白蛋白胶体溶液中微粒数量和尺寸的变化。理论模拟和实验研究显示，在白蛋白酸致变性过程中，胶体溶液中的蛋白质微粒的运动由剧烈逐渐变得缓慢；同时，微粒数量减少而微粒尺寸增加。研究结果表明，动态激光散斑法是一种实时、快速、有效地研究白蛋白变性过程的新型检测手段。

为了实现光电跟踪系统在脱机运行时实时跟踪运动目标，对基于TMS320C6416的光电实时跟踪自引导系统进行了研究。采用了ROM Bootloader加载方式，实现了用户代码上电自动加载。由于在默认情况下，系统只能拷贝1 kB数据到内部L2 RAM，而要达到TMS320C6416的高速运算,必须将大量代码(＞1 kB)从外部FLASH 拷贝到内部L2 RAM中运行，因此引入了二次引导过程。文中介绍了自引导系统的组成及实现原理，分别在Non-BIOS系统和BIOS系统下编写了二次引导程序并在实际应用中得到了验证。实验表明，基于TMS320C6416的光电实时跟踪自引导系统，满足了系统的实时性要求，在实际系统中运行稳定可靠。

针对遥感相机的数据处理是对多个图像数据源产生的异步图像数据进行传输、存储和处理，本文提出了一种实用的数据采集方案。采用现场可编程门阵列(FPGA)对不同数据源的多个图像数据进行组合，在FPGA内部进行一级缓存，将异步的图像数据源变换成同步数据；然后对得到的数据进一步组合送入独立的FIFO芯片进行二级缓存；最后通过专用的PCI接口芯片，将图像数据传输到PCI总线上。 使用DriverWorks进行驱动程序的设计，采用多线程机制完成应用程序设计，实现了数据存储与实时显示同步。在合适的计算机平台上，系统可在保证实时存储和显示的同时，使数据采集速度达到80 MB/s。

针对雾天图像的退化现象，提出采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合的透雾成像方法。根据视频图像相邻两场直方图相似的特点，提出了用改进的直方图均衡化算法处理雾天降质图像。改进的算法简化了系统结构，降低了逻辑设计复杂度，节约了高速存储器部分硬件资源。算法经过MATLAB仿真验证，并在现场可编程门阵列(FPGA)视频图像处理平台上硬件实现。实验表明,改进算法在增强雾天图像的同时满足标准视频图像处理25 frame/s的实时性要求，结合近红外波段透雾能力使雾天图像能见距离提高1.5倍以上。

中值滤波在滤除噪声的同时，能够很好地保护图像边缘，是最常用的图像预处理方法之一。本文针对中值滤波算法排序量多、处理速度慢的缺点，提出了对中值滤波进行优化的方法。介绍了中值滤波的原理，使用基于TMS320C6000系列DSP的C程序优化方法对中值滤波代码进行优化，包括使用编译器选项、内联函数、软件流水和循环展开等。介绍了算法优化的基本步骤和具体方法，在CCS2软件平台下选择C64DSP做仿真，实验结果表明，优化后代码的运行时间从优化前的8.37 ms减少到2.91 ms，提高了执行效率，能够满足当今实时图像处理的需要。

为改善联合变换相关器的相关输出结果，提高图像识别能力，提出了一种将输入面形态学处理与功率谱面条纹调制滤波(FAF)处理相结合的方法。介绍了经典联合变换相关器的基本原理；针对联合变换相关器的不足将输入面形态学预处理和功率谱FAF处理相结合，来改进经典联合变换相关器的相关输出性能，详细分析了上述改进型联合变换相关器的参数选取问题。实验结果显示，改进的联合变换相关器相关峰很尖锐，峰值为9.882×108，比传统的联合变换相关器互相关峰值提高了5.761×108，表明将输入面形态学处理与功率谱面FAF处理相结合效果好于单独使用其中一种方法，改善了传统联合变换相关器的目标识别能力。