为了研究地球同步轨道卫星红外扫描相机图像星上处理技术，分析了美国**支援计划(DSP)卫星Phase-Ⅱ阶段和改进后的星上信息处理机的基本处理流程，提出了一种适用于星上工作环境的红外扫描图像点目标检测双通道滤波方法。首先，采用均值滤波抑制背景，对背景去除后的残差图像进行自适应门限探测；在门限滤波的同时，采用峰值判别算法对峰值数据进行检波以降低自适应门限滤波产生的虚警；最后，采用融合算法对超过门限的图像及峰值检波图像的双通道数据进行目标确认。该算法在保证高目标检测率的同时降低了虚警率，简单可行且利于硬件实时实现。实验结果表明，当目标信噪比>6时，检测概率可达99.3%(虚警率为1.3×10-3)；算法实时性分析表明，处理器主频为200 MHz时，算法处理能力为56.45 Mb/s，满足天基信息处理要求。

为了及时发现导弹目标，美国**支援计划(DSP)系统采用了大气吸收波段进行探测。本文对该系统的波段设置及其选择方法进行了探索性研究，提出了一种基于背景杂波模型的波段选择方法。推导了简化的场景辐射参数表达形式，建立了场景空间杂波辐射模型，分析了中短波红外吸收波段内背景杂波辐射的主要影响因素，给出了综合信噪比解析式。然后，在可能的目标辐射特性与背景杂波水平内选择出最佳工作波段，使得探测系统对辐射特性相似的一类目标的综合探测性能达到最佳。最后，通过算例说明了该方法的有效性。计算分析表明，系统最佳探测波段与场景的杂波辐射水平以及目标的辐射特征密切相关。在不同的杂波水平下，对两种发动机喷焰的目标探测时，DSP的最佳工作波段为2.73~2.85 μm与4.2~4.43 μm。

针对深空慢速运动目标(目标在焦面的运动速度小于1 pixel/frame)提出了一种最大似然条痕检测算法,能够在较低信噪比情况下实现有效的慢速目标检测。算法将目标脉冲形状信息引入信号模型中,是最大值投影算法的改进形式。建立基于高斯噪声分布的图像信号模型,在此基础上推导了最大似然条痕检测算法模型;分析该算法的实时性及其理论探测性能;采用蒙特卡罗仿真方法比较最大似然条痕检测算法与最大值投影检测算法的检测性能。仿真结果表明,输入信噪比为3.5时,最大似然条痕检测算法的探测概率为95%,其相同探测概率条件下所需信噪比比最大值投影算法降低了2.5(即最大值投影算法要达到95%的检测概率,所需信噪比为6)。算法实时性分析表明,最大似然条痕检测算法的实时处理能力为31.25 Mb/s。

通过对美国天基可见相机(SBV)在轨检测算法(Moving target indicator，MTI)算法进行改进，使其更加快速有效地检测出淹没在噪声杂波中的目标条纹。MTI改进算法使用了一种新的二维图像检测预处理算法――依概率加窗检测算法。依概率加窗检测算依据同一大小检测窗口内，目标所在检测窗内出现的非零点比纯噪声检测窗内多的特性，通过检测窗门限滤波，在可能剔除部分目标点的同时，极大地抑制噪声。接着使用三点共线条纹检测算法，剔除可疑目标条纹，进一步降低虚警概率，提高检测概率。通过算法性能分析可知，MTI改进算法的虚警概率降低15倍，检测概率99％时所需信噪比从6降低为3，并且总体计算量降低6个数量级。MTI改进算法减少计算量的同时，降低虚警概率并提高检测概率，在工程应用中更有利于算法的实时实现。

为了进一步研究双曲余弦－高斯光束的特性，从广义惠更斯－菲涅耳衍射积分公式出发，对双曲余弦－高斯光束通过像散透镜后的光束参量，例如束宽和远场发散角的相对误差作了研究。结果表明，束宽和远场发散角的相对误差与像散因子C₂，偏心参量α，瑞利长度z₀以及透镜焦距f等有关。几何焦面上x和y方向束宽的相对误差与像散系数C₂和偏心参量α变化相同，而在像方束腰处两方向相对误差变化迥异。此外，束宽的相对误差还与传输距离z有关。因像散影响，在x和y方向远场发散角一般不相等，并且还与偏心参量α有关。

以二阶矩和环围功率作为束宽定义,对高斯光束通过像散透镜后光束参数,包括束宽和远场发散角作了解析和数值研究.结果表明:因像散引入束宽和远场发散角的相对误差与像散因子、瑞利尺寸、透镜焦距有关.对于束宽而言,相对误差还与传输距离z有关.在几何焦面处x和y方向束宽的相对误差相等.