目标的温度较高且距成像系统较远时,目标像在探测器靶面上占据多个像元且输出灰度易饱和,传统的点源目标和面源目标处理方法无法适用。针对上述问题,提出一种高温小目标辐射特性测量方法,并通过外场实验验证了该方法的有效性。首先,建立测量系统的高温定标模型,并修正平行光管透过率对定标模型的影响。然后,根据目标能量虽弥散到多个像元但到达探测器靶面的总能量不变的现象,提出一种针对高温小目标的辐射特性测量方法。最后,采用Φ600 mm红外辐射特性测量系统进行外场高温小目标辐射测量实验。结果表明,考虑大气透过率和大气程辐射后,可以实现对远距离高温小目标较高精度的测量,验证了方法的有效性。

内部杂散辐射抑制水平是评价红外成像系统的一项重要指标。由于内部杂散辐射与环境温度有关，其测量过程必须在多个环境温度下进行，存在成本高、时间长且实验设备要求高等缺点。针对上述问题，通过建立多积分时间定标模型，研究环境温度对内部杂散辐射的影响，提出一种采用环境温度测量制冷型红外成像系统内部杂散辐射的方法。该方法通过对制冷型红外探测器定标，获取探测器内部因素对系统输出的影响，结合系统在某一环境温度下的定标结果解算系统内部杂散辐射与环境温度的定量关系，进而计算系统在任意环境温度和积分时间下的内部杂散辐射。通过辐射定标实验验证该方法的有效性，实验结果表明该方法可以实现对制冷型红外成像系统内部杂散辐射的高精度测量。

红外辐射测量系统的宽动态范围定标通常是在多个温度点下, 设置多个积分时间并适当加入衰减片的方式实现的。其不仅效率低、耗时长、成本高且影响整个红外辐射测量系统实时性和机动性。对此, 在考虑积分时间的定标模型基础上, 提出宽动态范围快速定标方法。只需调节一次积分时间和一次温度即得到宽动态范围任意积分时间的定标方程。利用Φ400 mm红外辐射测量系统对快速定标方法的定标精度、测量精度进行验证。实验结果表明: 快速定标方法与直接定标结果之间最大误差为2.75%, 该方法外场测量时最大辐射测量误差为11.69%, 相比传统辐射测量最大误差不超过1.52%。说明快速定标方法能有效地保证系统辐射定标精度, 提高辐射测量系统的定标效率, 缩短定标时间, 实现对系统宽动态范围任意积分时间的定标。整个辐射测量过程实时性好, 操作简单、易实现且可靠性高, 适应针对外场条件下红外辐射特性测量系统的要求, 外场测量结果也说明快速定标可以直接应用于靶场目标的红外辐射测量任务中。

针对大口径地基红外辐射测量系统在辐射定标时存在定标时间长、成本高和设备机动性差等缺点, 提出一种仅采用低温面源黑体实现红外系统宽动态范围定标的方法.首先对红外系统中的衰减片进行标校, 测量其实际透过率并计算其辐射量; 然后采用低温面源黑体在两个积分时间下分别进行辐射定标, 根据定标结果解算系统响应率、杂散辐射和探测器自身偏置; 结合标校获得的衰减片特性对低温定标结果进行外推, 即可获得宽动态范围定标结果.为验证该定标方法有效性, 分别采用该方法和通用的高温黑体加大口径平行光管定标法, 对Φ600 mm红外系统进行宽动态范围辐射定标实验.实验结果表明：本文方法的宽动态范围定标误差小于10.25%, 能够满足该系统的辐射定标精度要求.该方法只需要一个低温黑体即可实现红外系统的外场宽动态范围辐射定标, 操作简单、实时性强, 具有一定的应用价值.

传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段，对距离较近的高温目标具有较高的测量精度，而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性，提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法，建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标；然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型，进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系；最后，进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验，验证了提出方法的可行性。实验表明：在实验温度范围内，温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%，目标辐射亮度测量精度高于10%，考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。

宽动态范围的红外辐射特性测量系统往往预设多个积分时间档位,并对每个积分时间逐一进行非均匀性校正.本文研究了不同积分时间下非均匀性校正系数有的差异问题,基于黑体定标法和积分时间法提出了新的非均匀性校正方法.该方法只需要得到两个积分时间和两个定标温度点即可得到全动态范围所有积分时间下的非线性校正系数,可在保证校正精度的同时减少辐射源温度点,降低校正时间.使用某Φ400 mm口径的地基红外辐射特性测量系统对该方法进行了验证.结果表明,采用本文方法后图像的非均匀性由3.78%减小到0.24%.由4 ms下的校正数据可知,得到的校正结果接近直接用该积分时间进行校正的精度.提出的方法简化了所需设备,降低了校正时间,具有实时性强、精度高等特点,适用于外场测量.

由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管, 不仅机动性差且成本较高, 故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部, 通过切换反射镜, 将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统, 并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后, 使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标; 提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后, 对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行了辐射定标, 并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。 结果显示: 辐射亮度反演的最大误差为1.67%, 温度反演的最大误差为1.02 ℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。

提出了一种基于点扩散函数(PSF)精确测量尺寸很小或者距离很远的一类小目标的红外辐射特性的方法。该方法在已知目标几何形状的前提下, 采用倾斜刃边法测得光学系统的点扩散函数;对目标成像和探测器焦平面阵列采样过程进行建模, 得到目标在探测器上成像的模拟图像;通过对红外系统捕获的模拟图像与真实图像进行匹配获得最优化估计的目标亮度、尺寸以及中心位置。最后, 通过实验对该方法进行了验证。结果显示: 圆形目标温度为70℃, 理想几何成像直径大于4个像元时, 测得的辐射亮度最大误差为2.35%;目标尺寸(面积)最大误差为1.89%。该方法可用于获取目标和背景辐射特性, 测试红外成像系统性能, 完成图像复原和小目标定位等。

采用红外成像系统进行目标辐射特性测量时，环境温度变化引起的输出灰度漂移是一项重要的误差来源。通过研究环境温度对制冷型红外成像系统输出灰度的影响机理，提出了一种直接根据环境温度对输出灰度漂移进行补偿的方法。分析了红外成像系统灰度漂移来源，推导了漂移量与环境温度的函数关系，建立了理论模型，并在此基础上提出一种简便的漂移修正方法。通过辐射定标实验对该方法的有效性进行验证，结果表明，提出的方法不仅保证了红外系统测量精度，而且在系统线性响应范围内可以直接通过计算实现任意积分时间下的漂移补偿，提高了辐射定标和测量效率。