为了实现空间光通信中高精度的链路，本文重点研究了影响面阵探测器对于目标定位精度的关键因素。首先从机理上分析了质心算法的误差，并仿真验证了满足空间无损采样条件的必要性。我们定义了NU值并以此为指标来量化探测器的非均匀性，随着NU自0开始线性增长，质心的定位误差持续增长但是速度放缓。当NU值为0.005时，最大定位误差为0.043 像素。在目标入射到光学系统的光强不断改变的条件下，NU值越小，质心位置越接近光斑的真实位置。我们通过实验测试了某种典型的CMOS探测器在不同光照强度下的像元响应，建立了像元响应非均匀性的数理模型，计算出NU值于线性响应范围内在0.0045到0.0048范围内波动。光斑质心定位精度的实验结果表明，绝对定位误差小于0.05 像素，可以满足高精度链路的需求，验证了理论和仿真的有效性。

本文提出一种使用双层平板探测器单次曝光获取X射线双能图像，并实现双能减影的成像检测方法。介绍了单层平板、双层平板探测器结构以及双层平板探测成像系统工作原理。仿真分析不同、相同管电压在不同滤过下X射线的能谱变化，进一步通过试验分别探究使用kVp切换，双层平板方案时胸部体模双能成像特性。研究发现kVp切换、双层平板方案采集的双能图像皆可表征人体软组织、骨骼对低能、高能射线的衰减差异，双能平板方案较kVp切换还具有无运动伪影，剂量较低的优势。提出了一种适用于双层平板的双能图像配准方案，配准后的低、高能图像经双能减影后得到骨骼增强、骨骼抑制图像。试验结果表明双层平板获取的双能减影图像可提升医生诊断时的视觉效果，减影图像对比度优于kVp切换方案。

提出一种使用多层平板探测器获取X射线多能图像的成像方法。 分别给出单层、多层平板探测器结构，并介绍多层平板探测成像系统工作原理。阐明X射线成像原理，并通过仿真探究单能射线切换下的双能成像、双能减影原理。进一步分析不同kVp， 滤过下X射线源的频谱变化，在kVp切换成像试验中多次曝光采集胸部体模低、中、高三能图像，发现胸模多能图像中肋骨、肺部区域存在差异，且对多能图像双能减影可实现骨骼增强、抑制。类似地仿真探究单次曝光下双能射线在双层平板中双能成像、减影原理。给出射线源在不同滤过下的能谱变化，在多层平板成像试验单次曝光中分别使第一层、第三层平板采集胸部体模低、高能图像。 发现多层平板采集的低、高能图像中肋骨、肺部区域亦存在差异，对其双能减影亦可实现骨骼增强、抑制。试验表明使用多层平板探测可实现X射线多能成像。