在传统红外图像非均匀性校正方法中，探测器均处在常温环境下，当探测器的环温在一个较宽的范围内变化时，这些方法的校正效果便会恶化、不适应。针对此问题，本文在原常温多点标定法的基础上提出了一种基于曲面拟合的校正方法，把原先标定曲线加上探测器环温维度扩展成标定曲面。随后的纵向对比实验和横向对比实验表明该方法能够显著降低非均匀性，并能适应环温变化的情况。

针对2.5Ma条件下气动光学传输效应对红外成像的影响进行机理分析。利用有限元仿真得到头罩外流场的温度、压力、空间分布形态的参数。在此数值仿真基础上, 提出将头罩外流场等效为气体透镜的方法, 计算透镜的折射率和焦距及其对原红外成像系统焦点位置的改变量约为49.66 μm, 此改变量小于焦深, 则外流场对红外光线传输的影响基本可以忽略, 成像不会产生模糊。测量风洞实验拍摄到退化图像的调制传递函数（MTF）与红外探测系统的MTF相差很小, 验证了对气动光学传输效应机理分析的正确性。

为了定量评价和合理设计偏振滤波抑制大气背景光的金属光栅(WG)偏振片，提出了WG 偏振片效能表征模型。该方法利用严格耦合波(RCW)理论计算了WG 偏振片的TM 和TE 偏振透射率，并结合偏振滤波抑制大气背景光的效能计算模型，提出了在给定光栅材料与结构参数条件下面向大气背景光抑制的WG 偏振片效能表征方法。借助该方法，计算分析了一维矩形WG 偏振片的大气背景光抑制效能，结果表明：WG 偏振片采用金(Au)、铜(Cu)材料抑制大气背景光的效能优于银(Ag)、铝(Al)和铬(Cr)金属；随着线栅高度的增加，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高，较优的线栅高度取200 nm 以上；较优的线栅周期范围为200~300 nm；随着线栅占空比增大，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高。结合目前偏振片制备工艺，设计了面向大气背景光抑制的一维矩形WG 偏振片，其中光栅材料为Cu金属、基底材料为二氧化硅(SiO₂)、占空比为0.5、周期为250 nm、高度为200 nm。