在空间红外弱目标检测问题中, 相关模板法和帧间差分法等传统算法判别率较低, 且对数据质量要求较高。针对这一问题, 本文提出了一种基于改进YOLOV4的空间红外弱目标检测方法, 该算法首先针对空间不同红外目标建立了相应的数据集; 以YOLOv4为基础建立了空间目标检测任务专用的神经网络框架, 利用k-means聚类算法重新构造先验框; 针对红外弱目标的特性设计了多尺度融合算法来提高弱目标的检测精度; 最后应用COCO数据集和实验室采集到的红外图像数据集对本算法进行了训练和测试。试验结果表明, 本文改进算法较YOLOv4算法在检测的准确性上有明显提升, 其平均准确率(AP)可达93.25%以上, 检测速度达到了38.99 ms/frame,验证了算法对于空间红外弱目标检测的有效性, 很好地满足了空间红外弱目标检测任务的需求。

基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的无波前传感自适应波前校正系统的收敛速度较慢,很难满足无线光相干通信系统对实时性的要求。介绍了SPGD算法的并行化处理,利用图形处理器(GPU)并行计算提高校正系统的收敛速度。选用CCD相机采集的实时光斑形心的周围400个像素平均灰度值作为系统性能指标;利用GPU多线程运算,对性能指标求解过程和变形镜控制电压向量更新过程进行加速处理。室内实验和外场相干光实验结果表明,斯特列尔比达到了0.8以上,时间加速比最大达到了8.6,GPU加速的波前校正系统在提升收敛速度的同时保证了校正效果。

采用液晶E7作为栅介质，聚异靛蓝噻吩乙烯噻吩(PII-TVT)作为半导体，利用光刻/蚀刻技术制备了漏极-源极-栅极(D-S-G)共面的有机场效应晶体管器件，并测试了晶体管性能，对液晶作为栅介质应用于有机场效应晶体管进行研究。实验结果表明，器件表现出比较特别的晶体管性能，开关比达到103。通过光学显微镜观察发现，施加栅极电压后液晶发生形变，表明栅极电压对电极上的液晶分子的取向排列有较大影响。在施加脉冲栅压时，沟道电流随着脉冲栅压时间的延长而增强。利用液晶分子在电场下发生极化和迟滞作用，可一定程度上模拟突触的刺激时间依赖性。

直方图均衡类算法由于缺乏限制项, 增强后的红外图像易出现灰度级合并和过增强, 视觉效果不佳。为解决上述问题, 提出基于场景复杂度限制型的平台直方图均衡算法。该算法首先提出对图像场景复杂度进行估计, 并将Harris角点数量作为图像复杂度评价依据。然后建立类似sigmoid函数的图像复杂度评价函数, 将场景复杂度标准化。最后综合考虑图像复杂度和防止原图均值漂移, 依据平台直方图均衡原理获取全局变换函数, 重建红外图像。实验结果表明: 该方法可有效地依据不同场景实现红外图像增强, 不出现过增强和噪声放大。客观评价指标表明, 该方法在保持图像均值亮度和图像信息熵方面表现优异。

经典Retinex模型增强算法采用固定尺度高斯核平滑滤波, 导致单一尺度Retinex无法进行全局有效增强, 而多尺度Retinex权重系数选取困难, 二者均不能满足视觉要求。针对以上问题, 基于人眼视觉掩盖效应提出一种尺度变化高斯核平滑滤波的Retinex算法。首先利用人眼视觉掩盖效应的屏蔽函数检测像素邻域空间细节, 依据像素区域细节信息丰富程度设计出尺度变化的高斯平滑滤波器, 实现照度估计, 最后对尺度变化高斯平滑滤波器实现提出实用方法。实验证明本文算法有效提高红外图像对比度, 增强细节信息, 在主观视觉效果和客观评价指标上整体优于修正对比度限制直方图均衡算法、单尺度Retinex、多尺度Retinex及平稳小波和Retinex增强算法。

首先给出了红外辐射特性测量的基本原理, 对于点目标, 由于光学系统的衍射作用, 经过光学系统成像为一个弥散斑, 由于弥散的原因, 点目标的辐射特性测量精度一般都非常低, 针对这种情况, 提出了一种基于辐射能量守恒的点目标辐射特性测量优化算法, 给出了算法的具体原理和实现过程；最后, 为了验证算法的有效性, 在实验室里利用平行光管和点目标模拟装置进行了点目标辐射特性测量实验, 并对试验结果进行了系统分析, 结果表明, 经过优化算法后, 点目标的辐射测量精度优于10%, 表明点目标辐射特性测量优化算法在实际应用中有很广泛的前景.

为实现高动态范围红外图像压缩和高亮区与阴影区细节增强，提出一种基于子带分解多尺度Retinex自适应细节增强方法。利用子带分解多尺度Retinex 获取三个独立光谱子带；利用引导滤波将各子带分为细节层和基础层；之后依据子带特性设计细节增强权值基函数，自适应实现红外图像细节增强；针对输出图像平滑区灰度不均匀特点，自适应求取Gamma 曲线实现灰度映射。实验结果表明：经本文算法处理后图像阴影区与高亮区细节得到明显增强，全局视觉效果良好。客观测评结果表明：本文算法有效增强图像细节信息，并且与经典基于双边滤波的细节增强算法比较，本文算法耗时没有增加。

为实现室外模糊红外图像对比度增强，提出一种基于去雾模型的红外图像增强方法。结合红外图像特点，对可见光去雾增强方法进行改进优化。采用三级高斯金字塔分解扩展实现图像快速均值滤波，获取透射率粗估计；通过图像统计信息自适应细化透射率，恢复出无雾图像；针对无雾图像整体亮度较暗现象，进一步采用背景抑制的分段对比度增强。实验结果表明：增强后图像细节信息突出，层次感丰富，人眼视觉效果良好。客观测评结果表明，该算法能有效增强红外图像对比度。嵌入式平台测试耗时28ms，可以实现实时红外图像增强处理。

为了测量空中目标的红外辐射特性，设计了一套1 m口径红外测量系统的辐射定标装置。给出了红外测量系统辐射定标的数学模型，以腔型黑体和平行光管组合作为标准辐射源，建立了1 m口径红外测量系统的辐射定标系统。考虑该红外测量系统的光谱响应具有选择性，若采用传统辐射定标方法易产生原理误差，故提出了一种基于光栅单色仪和标准辐射计的相对光谱标定方法。给出了该标定方法的数学模型并进行了相对光谱标定。最后，在外场以黑体作为模拟目标进行了辐射特性测量实验。结果表明，应用本文提出的辐射定标方法，1 m口径红外测量系统的辐射特性测量误差最大值为9.5%，比传统方法平均减少了约8.7%，可满足实际项目指标要求，非常适合外场辐射定标的应用。

在靶场测量中, 为了得到大视场高分辨率的图像, 设计了一套基于DSP的经纬仪实时图像拼接系统, 该系统实时采集两个视场传感器的数字图像, 在DSP内部实现图像的自动拼接, 将拼接后的图像以标准数字格式输出, 供后续系统使用。文章给出了图像拼接系统的硬件组成原理, 该系统的两个图像传感器的帧频为100 Hz, 传统图像拼接算法无法满足实时性的要求, 为此提出了一种基于相位相关法确定相似区域的图像拼接算法, 并进行了实时图像拼接实验, 结果表明, 优化方法的图像拼接速度平均为7 ms, 满足实时性的要求, 实现了图像的无缝拼接, 同时系统稳定可靠, 满足靶场测量的实际要求。