结合双三次插值处理和基于方向滤波的图像维去模糊算法, 提出了基于波段选择估计图像点扩散函数的高光谱图像盲校正方法, 以降低光谱维冗余信息对复原精度的影响.校正实验结果表明, 提出的方法能够对不同卫星振动模式引入的运动模糊进行有效校正, 能够同时提高高光谱图像空间维质量、减小光谱维失真.

在星载推扫式高光谱成像仪成像过程中, 卫星平台以振动为典型形式的姿态运动会导致探测器上不同的地物信息相互混叠, 引起高光谱图像质量的退化。 为了更有效地抑制、 校正与补偿卫星振动引入的成像误差, 针对典型色散型推扫成像光谱仪受平台振动而产生的空间维、 光谱维质量退化的机理进行仿真分析和实验研究。 通过分析其曝光时间内的光谱混合过程, 得到了地物光谱和卫星姿态之间的关系, 建立了推扫光谱成像退化模型。 该模型综合考虑了不同姿态振动模式的影响, 只要给出每个时刻的卫星平台姿态参数, 即可通过普适的系数矩阵计算得出每个混合像元的平均混合比, 进而获得仿真的退化高光谱数据立方体。 详细推导了平均混合比的一般表达形式, 对振幅、 频率等振动参数对光谱混合的影响分别进行了定量分析。 以实际运动状态下拍摄获得的高光谱数据立方体为例, 进行了退化仿真和地面模拟运动退化实验, 并对退化前后的高光谱数据进行了评价。 结果表明, 退化仿真和实际退化效果吻合, 平均混合比能够直接反映高光谱图像退化的程度; 卫星振动造成高光谱图像空间维质量恶化, 使不同地物目标的光谱发生了混叠; 高光谱数据的退化程度主要由振幅决定, 振动频率对退化的影响较小。

提出了一种由OI130.4nm日气辉光谱数据反演热层O/N2的方法.建立了两者在观测天底和太阳天顶方向的数学模型,并利用辐射强度随观测角和太阳天顶角的变化特性,构建了观测角和太阳天顶角归一化系数查找表,提出了一种由OI 130.4 nm日气辉辐射反演热层O/N2的方法,并在算法中引入了偏差系数校正.最后,由计算得到的450个气辉辐射为例进行了O/N2的反演,反演误差分别为4.16%和27.05%.结果表明,提出的算法能够重现其大部分结构特征,与以往算法相比具有明显的优越性.

Czerny-Turner 结构成像光谱仪像散校正会改变系统焦距，导致图像子午方向和弧矢方向放大率存在差异。分析了两种Czerny-Turner结构成像光谱仪像散校正光路（柱面镜和超环面）像散校正原理，由此提出并推导出两类光谱图像变形校正公式和方法，并总结二者的共同特征。通过理论计算、光线追迹仿真和实际光谱成像测量验证了图像变形校正方法的正确性。同时，该图像校正方法对其他准直光工作条件下离轴结构色散型成像光谱仪图像变形校正研究有借鉴意义。

针对具有推扫机制的狭缝体制成像光谱仪受卫星平台俯仰、 侧滚、 偏航等复杂运动的影响, 导致光谱数据精度降低的问题, 在成像光谱仪运动成像光谱微分动态成像退化仿真方法的基础上, 提出基于点扩散矩阵的光谱退化理论。按照八邻域掺杂模型, 考虑卫星平台运动的时变性, 不同目标像元的点扩散矩阵不同, 符合伪互相关运算的概念, 因此提出运动成像的伪互相关光谱退化理论。其中, 点扩散矩阵由星上POS数据运用微分像移理论计算八邻域掺杂像元的平均掺杂比得到, 在用模拟POS数据曲线仿真计算点扩散矩阵时, 发现依据掺杂影响的大小, 点扩散矩阵可以简化以便减小运算量。明确阐述光谱运动成像的伪互相关退化理论的表述和计算方法, 对退化仿真和计算的结果从图像维和光谱维分别进行了定性和定量的效果评价, 并使用结构相似度参数展示了退化图像与原始图像的相似性。运动成像的伪互相关光谱退化理论完善了已有的基于卫星平台复杂运动的光谱数据退化问题, 仿真结果表明此种退化理论完全适用于解决卫星平台复杂运动条件下的光谱数据退化问题。

通过柱面反射镜调整光谱仪子午面与弧矢面光焦度，有效地校正了系统的像散。同时分析了Czerny-Turner结构成像光谱仪的球差、彗差及校正方法，通过控制系统F数校正球差，通过控制准直镜与聚焦镜的离轴角达到校正彗差的目的。利用基于蒙特卡罗方法的成像光谱仪的公差分析方法，设计了一套成像光谱仪样机，样机的工作波段为200～700 nm，在紫外波段和可见光宽波段范围内均实现了像差的校正，狭缝方向上空间分辨率达到320 pixel，光谱仪的焦距f′=100 mm，F数为5.2，全波段光谱分辨力优于2 nm。

磁暴会引起热层中性成分O和N2的显著变化。 为研究热层中性成分随磁暴的变化规律, 利用TIMED卫星搭载的全球紫外成像仪探测数据, 借助AURIC完成了观测角和太阳天顶角归一化, 提出了一种热层O/N2的反演方法。 通过O/N2追踪太阳风暴的发生过程, 分析了2002年9月29日到10月4日的O/N2数据发现受磁暴影响O/N2发生衰减, 且衰减范围由极区向赤道方向延伸。