为了提高二向性反射率分布函数(BRDF)模型参数拟合的效率, 充分了解地物目标的光谱方向特性, 提出了一种基于广义逆矩阵的BRDF模型参数拟合方法。首先分析了地物光谱反射的方向特性, 然后使用成像光谱仪测量不同方向条件下目标的光谱反射率, 将实验条件与先验测量数据代入BRDF模型中, 建立广义逆矩阵等式并拟合出测量目标的模型参数; 利用拟合的目标BRDF模型参数反推任意特定方向条件下的光谱反射率,并与实测数据作对比, 采用光谱角制图法度量其相似度。结果表明, 草地和迷彩雨衣的拟合光谱曲线与实测光谱曲线的相似度很高, 分别达到了0.1307和0.0896, 证实了该参数拟合方法的有效性, 同时也验证了BRDF模型的泛化拟合能力。该方法原理简单、快速有效, 可为其它类型的BRDF模型参数拟合与后续地物目标光谱特性研究提供参考。

为了准确地对陆基成像条件下高光谱图像的噪声水平进行评估, 提出了一种基于边缘剔除后残差调整的局部标准差法。首先将获取的高光谱图像分成若干个大小合适的子块, 而后利用Canny边缘检测算子检测出图像的边缘信息, 判断并剔除其中含有边缘的子块, 将剔除边缘子块后的均匀子块采用多元线性回归后求取残差的方法进行噪声估计。结果表明, 对同一幅陆基高光谱图像的不同子区域进行4×4像元与8×8像元分块, 得到的噪声总误差值分别为1.985×103与2.197×103。该噪声估计方法对陆基成像条件下高光谱图像的噪声评估具有较强的鲁棒性, 可为后续陆基高光谱图像处理与应用提供参考。

高光谱成像是一种先进的图像获取技术, 其在获得地物空间信息的同时还可以获得地物的光谱信息, 得到“图谱合一”的三维图像数据。 其光谱分辨率高, 光谱曲线近似连续, 可以有效探测用多光谱成像技术中无法探测的地物, 在目标检测、 地物分类与图像压缩等领域取得了广泛的应用。 地物分类的分类结果是专题制图的基础数据, 在**、 农业、 地质等领域有重要地位了良好的效果。 地物分类是指将图像中的像元赋予类别标签, 即将同类地物赋予相同标签, 不同类地物赋予不同标签。 根据分类前是否已经获取目标的光谱信息, 地物分类分为监督分类、 半监督分类和无监督分类。 然而, 地物光谱受成像条件的影响较大, 特别是陆基成像, 不同成像条件的地物光谱会发生一定的改变, 不再具有严格的唯一性, 因此无法根据未知成像条件下的地物光谱数据进行准确分类。 但是同种地物的散射系数(由特定算法获得的散射占比)具有唯一性, 与成像条件或探测方向无关, 不受二向反射特性的影响, 只与地物类型及波长有关, 是一种反映地物本质属性的物理量, 因此可以作为地物的分类依据。 基于陆基成像条件下测量了多种地物的散射系数, 详细描述了散射系数的测量过程并且验证了核驱动模型的拟合能力。 通过对比发现不同地物的散射系数具有较大的差异, 进而提出了利用散射系数进行地物分类的方法。 采用两组数据对该分类方法进行验证, 并分别用投影、 距离、 信息量三种相似性度量指标定量地衡量了分类结果。 实验表明, 同种地物的散射系数几乎一致, 与成像条件无关, 只与地物类型有关, 不同种地物的散射系数各不相同, 利用散射系数可以有效地实现地物分类, 取得了良好的效果。

针对红外动态伪装系统，提出了一种基于特征综合的红外动态伪装效果评估方法。根据红外侦测图像的特性，选择了亮度对比度、直方图特征、纹理特征和边缘形状特征等四种特征指标，分别统计背景图像与伪装图像之间四种特征的相似度。四种特征相似度在综合评估过程中所占的比重不固定，特征权重分配依据伪装图像特征序列数据的信息熵的大小决定。最后累加单幅伪装图像的四种特征值与特征权重的乘积，作为该幅图像的综合评价结果。在红外动态伪装系统上进行了试验，通过采集背景图像和序列伪装图像，验证了效果评估算法的可行性和有效性。红外动态伪装效果的评估结果可为优化伪装设计算法提供数据支撑。

为提高目标的战场生存能力, 电致变温技术被应用于目标的红外动态伪装中, 如何有效地降低功耗是电致变温红外伪装的关键技术之一。通过分析红外动态伪装系统的组成及基本单元结构, 在建立基本单元各个工作层面热传导模型的基础上, 推导出半导体制冷片产生制冷量和风扇主动散热的功耗计算公式。通过仿真计算, 分析了温差设定和环境风速对功耗的影响。该结论可为红外动态伪装系统的功耗指标论证、设计及优化提供理论参考。

无人机激光充电相比于太阳光充电, 能够提高充电能量功率及改善持续充电性能。自动跟踪瞄准精度是无人机激光充电的关键指标。结合激光充电系统的工作原理及组成部件, 分析了无人机激光充电跟踪瞄准精度。通过建立无人机激光充电跟踪瞄准模型, 分析了对跟踪瞄准精度产生影响的各项误差因素, 以及各单项误差变化分别对方位角和天顶角瞄准综合误差的影响。在此基础上进行合理的误差分配, 通过误差综合计算得出激光充电跟踪瞄准的方位角和天顶角综合误差。通过对系统瞄准精度的分析, 为后续标定提供了理论参考依据。

以基于猫眼效应的激光主动探测为应用背景，针对以往几何光学分析方法研究猫眼效应回波特性中存在的不足，从矩阵光学入手，提出了光学窗口映射的光束传输分析方法，建立了光学系统离焦和光束斜入射条件下猫眼效应回波的形状和能量模型，解决了传统公式中发散角物理意义不正确和无法准确预知回波空间范围的问题。通过搭建模拟的理想猫眼光学系统对模型进行了实验验证，实验结果与模型计算结果符合得很好。该模型及相关结论对于基于猫眼效应的激光主动探测及其防护技术研究具有重要的参考价值。

对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究。利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量, 并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测。经检测得到, 直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579％和0.039％, 标准差分别为0.037 mm和0.169 mm。结果表明, 直接直线拟合法精度较低, 但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高, 但结果容易受到随机噪声的影响。

在线阵 CCD检测系统中, 图像的边缘检测是关键技术之一。传统阈值比较法容易受到随机噪声的干扰, 为了减少这种干扰, 提出了一种基于 Sigmoidal函数最小二乘拟合的一维图像边缘检测方法。利用 Sigmoidal函数对图像边缘区域内所有点的灰度信息进行最小二乘拟合, 能够有效避免单个信号点上的噪声对测量结果的影响。对拟合函数一阶求导, 并寻找其一阶导数最大值对应点, 该点即为图像的边缘位置。实验分别采用阈值比较法和基于 Sigmoidal函数最小二乘拟合法, 对采集图像的边缘位置检测结果进行比较, 实验结果表明, 基于 Sigmoidal函数拟合方法稳定性好, 具有较高重复精度, 能够有效抑制系统随机噪声的影响, 具有较好的检测效果。

设计了一种新型多光谱多光轴**装备通用化的光轴平行性检校系统。采用高精度平移平行光管的方法, 使平行光管出射的平行光束分别进入**平台各个光电系统, 由平行光管产生无限远白光、微光、红外目标, 对待检测多光轴**系统进行光轴平行性检测。利用WMPS单发射站测角模型, 结合摄影测量PNP问题, 建立高精度空间坐标定位系统, 对平行光管在移动过程中进行精准位置姿态测量, 并根据测量结果进行高精度姿态恢复, 保证平行光管平移精度。该系统能够适用于多种不同类型光电**装备, 实现自动化检测, 并给出了数字化光轴误差量, 具有良好的通用性和可扩展性。