系统地分析了各种快照式光谱成像技术并进行了对比。依据光谱数据立方体分割到2D空间进行成像的方法，将不同的快照式光谱成像技术分成图像分割、孔径分割、光路分割和频率分割4类，按类别探讨了17种技术方案的原理、优点、缺点与现状,从空间像素数与光谱通道数权衡、图谱匹配、空间采样连续性、光能利用率及动态范围5个方面进行了对比和展望。研究结果有助于相关领 域学者快速全面地了解快照式光谱成像仪的研究现状，为进一步提升其综合性能奠定基础。

静态傅里叶变换光谱仪的反射镜采取微阶梯反射镜, 使光谱仪可在无需空间驱动装置的前提下实现空域上各级次的同时采样。通过理论研究和对测试数据的对比分析, 确定使用楔形玻璃条制作微阶梯反射镜。此方法采用常规光学零件加工工艺制作1个楔形玻璃块和10个楔形玻璃条, 然后按序选取楔形玻璃条, 并逐一光胶在楔形玻璃块的斜面上, 且相邻楔形玻璃条的接触面用紫外胶固连; 水平方向反复推动相邻后一个楔形玻璃条直到检测仪器测量出相邻楔形玻璃条的阶梯厚度差达到要求为止; 用紫外灯固化紫外胶; 重复以上步骤制作出所需台阶数目的微阶梯反射镜。和别的制作方法相比, 此方法安全性和可行性高, 而且具有一致性、台阶厚度可控特点, 可制作出台阶高度误差为0124 μm、表面粗糙度为12 nm的微阶梯反射镜, 达到系统设计要求。

为了提高复杂场景弱小目标高光谱融合图像的质量, 提出了基于相似性分类的主成分融合方法。光谱数据像素向量的相似性测度分类产生类矩阵, 通过由类矩阵主成分变换的降维投影矩阵来投影变换原有光谱数据, 获得降维数据矩阵。对比了传统PCA与基于欧式距离分类的PCA(ED_PCA)、基于光谱角分类的PCA(SA_PCA)、基于光谱信息散度分类的PCA(SID_PCA)和基于正交投影散度分类的PCA(OPD_PCA)四种改进方法的融合性能。实验结果表明: SA_PCA和SID_PCA方法兼具了ED_PCA和OPD_PCA的优点, 对比度提升较好, 阈值参数不敏感, 运行时间较短。

研究降维、去冗后光谱数据色彩显示问题。传统的光谱数据色彩显示时, 常采用截取或压缩至0~1范围进行映射, 容易丢失图像细节, 提出一种基于多区间平移映射评价优选方法的光谱数据色彩融合显示算法。首先对光谱数据立方体进行主成份变换, 将前三成分分别赋值给对色空间的黑白通道、红绿通道和黄蓝通道, 然后经过空间变换到sRGB空间, 将数据分段平移到0~1范围, 映射至8位RGB空间, 并对每次平移映射图像进行标准差、熵、平均梯度的单项评价, 全部平移结束后, 对所有的评价值进行综合评价, 选取综合评价值最高的区间输出映射。实验结果表明, 融合图像能最大限度地保证图像的能量、信息和清晰度, 有利于人眼的快速识别判断。

在基于干涉光谱成像的气体成分实时遥测应用中，为了对推扫获取的原始干涉数据进行快速、有效的反演处理，提出一种结合计算统一设备架构（CUDA）的并行时空混合调制型长波红外干涉光谱反演算法。通过分析自主研制的时空混合调制型干涉光谱仪的数据获取模式，结合CUDA平台实现了并行反演算法。实验结果表明，基于CUDA平台的并行计算技术比仅使用CPU进行计算在效率上提升了5至20倍，为后期进一步做光谱识别打下了基础。

在分析经典的Zoom-FFT算法基础上，提出一种基于傅里叶变换光谱技术的Zoom-FFT算法，用matlab仿真常规FFT算法和Zoom-FFT算法，对不同采样步长的干涉条纹进行数据处理，通过反演出的光谱曲线图和原始光谱曲线图可以看出：采样步长小于20 μm时，FFT和Zoom-FFT算法都可以反演出光谱；而当采样步长大于20 μm且小于33.3 μm时，FFT算法未能反演出光谱，而Zoom-FFT算法仍然可以反演出光谱。

针对多波段多光轴观瞄仪对光轴平行性检测需求，提出便携式高精度光轴平行性检测仪设计方案。为了减小系统的体积，光学结构采用卡塞格林式准直系统，运用Zemax光学设计软件设计并优化了其光学及结构参数。采用ZnS玻璃作为分划板基底材料设计了多波段共光轴的综合靶标，并利用CCD的感光面作为激光光斑采集靶面，提高了便携性,检测仪器检校光轴一致性偏差在±15″以内。实验分析结果表明:设计方案满足观瞄仪的高精度校轴和野外快速测试的需求。