在分析CCD相机噪声特性的基础上, 设计了一种用于CCD相机电子学增益测试的新方法。该方法采用任意场景作为测试背景, 通过改进算法推导了图像信号SDN和图像噪声σDN之间的线性关系, 从而解算出相机的电子学增益。与传统方法采用积分球或EMVA1288标准要求的均匀光源相比, 该方法具有操作简便、经济性高的特点。与原有算法进行对比实验, 结果表明, 该方法能够较精确地对CCD相机电子学增益进行测试, 测试重复性高, 且有效可靠。

光学散射会对光学系统造成系统损耗, 成像质量下降等危害。针对高反镜的散射光在光学系统中的影响, 本文提出了使用总积分散射法来测量散射光总量, 得到散射光在总反射光中所占的比值。该方法运用总积分散射理论, 并结合积分球的光度特性, 搭建了比较法总积分散射仪, 测试了镀银膜的高反镜的总积分散射。实验结果表明, 该装置测得的总积分散射值与用德国汉诺威激光中心生产的总积分散射仪得到的测量结果非常接近, 均在 300 ppm~500 ppm之间, 验证了该装置的可行性。

目前总积分散射测量装置都是单波长的, 不能测量复色光源的总积分散射量。先建立了一个积分球模型, 并对这个积分球模型的光源和材料进行仿真分析。光源的分析包括波长和光源面积, 材料的分析验证了该积分球模型和设定光路的可行性, 并最终根据仿真的结果对实际实验进行有效指导, 搭建了一套基于积分球的单波长总散射量测量装置, 选取了650 nm、520 nm和450 nm三个波长的半导体激光光源进行实验, 得到了多组各个不同波长下的TIS值。通过对实验结果的分析, 发现TIS值与波长的平方成反比关系, 符合总积分散射理论中TIS与波长的关系。

为了对熔石英光学玻璃应力及光学均匀性进行测试，提出一种测试用高精度折射液配制方法。根据分子结构定量关系及组分的摩尔折光度定量可加的原理，推导了折射液配比公式并制定了折射液的配比工艺；分析了折射液的折射率随测试温度和测试波长不同的变化规律，并进行了实验验证；最后分析了折射液精度对测试结果的影响。通过上述方法在实验室环境配制出与熔石英折射率匹配精度为±2×10-5的折射液；通过对粗磨光学玻璃透射比实验表明，采用该方法配制的折射液对粗磨光学玻璃在450~700 nm光谱范围内透射比从低于20%提高到97%以上；利用该方法和选用的成分配制的折射液具有毒性小、挥发性小、无色无味、长时间保存折射率保持性好的优点，可以很好地用于熔石英光学玻璃材料特性测试。

信号传递函数(SiTF)是评价红外热成像系统性能的最基本的技术指标之一,该参数能够反映系统的增益、线性度、动态范围、饱和特性及均匀性.介绍了凝视型热成像系统的信号传递函数模型、测量方法和测量步骤,并详细分析了测量此参数时热成像系统工作状态设置,并对其影响给出实验结果.

为避免光学系统传递函数(MTF)测量中手动背景校正方法的诸多弊端,提出了自动背景校正方法,这种方法能够准确去除线扩散函数中的背景,并且不受周围环境光照不稳定的影响.将这种方法应用在数字傅里叶法MTF测试中,完成了对镜头MTF的测试.试验结果表明,测试平均误差小于5%.

噪声等效温差(NETD)是一个用以标志红外光电系统灵敏度的广泛使用的参数.本文采用三维噪声模型对凝视型红外光电系统噪声进行分析,将系统噪声按时间和空间三维划分为七个噪声分量,提出了一种系统噪声等效温差(NETD)的测量方法.对目标图像进行多帧采集,建立七个与噪声有关的数据集,提取出与系统各噪声相关的分量,用最小二乘法对系统信号传递函数(SiTF)进行拟合.通过实验,研究了系统的积分时间、增益等参数对噪声等效温差的影响.采用此方法对热像仪进行了实验分析,取得了较好的测量效果.并通过不同测量方法间的比较,说明了本文采用方法的正确性.