针对主流配准方法被用于周扫型光电预警系统的全景图像拼接适用性有限的问题，提出一种基于三维球面模型的全景视频实时拼接方法。首先，基于周扫型光电预警系统的工作模式进行三维空间的全景重建并构建三维球面模型；通过建模的方式对不同俯仰、方位角度下探测器采集图像的像素点空间位置进行定位。然后，基于三维球面模型搜索不同俯仰角度下重叠视场在三维空间内的最佳配准线，并推导出预警图像重叠区域的配准公式。最后，通过逐行的加权融合算法和图像矫直方式实现全景图像无缝拼接。与主流的5种配准方法进行对比，实验结果表明：该方法切实可行，具有较好的全景拼接效果，有效弥补主流配准方法的不足，即使对天空等特征不明显区域的全景拼接也具有较好的适用性与实时性，全面保证了全景视频成像的连续性与稳定性，对光电预警系统全景拼接任务具有重要的应用价值。

A2BB′X6型双钙钛矿分子材料由于其结构稳定、性质优异、成本低廉等优点受到了人们的广泛关注，具有无毒、环境稳定性高等特点，同时也成为目前太阳能电池研究领域的热点。为了筛选优质的双钙钛矿分子，本文采用密度泛函理论设计了10种A2BNiX6型双钙钛矿分子。研究了分子的结构稳定性、电子性质和光学性质，分析了不同位置的元素对其能带和光学性质的影响。研究结果表明,A2BNiX6型双钙钛矿都是直接带隙，非常有利于可见光的吸收。尤其是X位置为F原子的A2BNiF6的4种双钙钛矿带隙值为1.52~1.69 eV，非常适合作为光吸收材料。光学性质研究表明，A2BNiF6双钙钛矿是一种透明材料，在透明发光材料方面具有广泛的应用前景。尽管相对于杂化泛函存在一定误差，但这些研究为双钙钛矿太阳能电池的吸光材料提供了理论支持。

针对夜间图像整体亮度低、图像细节多集中在较低灰度级范围内的特点, 本文提出了一种像素级自适应融合的夜间图像增强方法。首先, 通过高通滤波的方式滤除图像的大部分暗背景信息, 以整体增强图像各区域灰度细节; 然后, 将滤波后的图像与原始图像进行像素级自适应加权融合, 其中每个像素点对应的两个权值取决于滤波图像内对应像素值与目标模糊集、背景模糊集的接近情况: 越接近目标模糊集, 滤波图像对应像素权值增大, 同时原始图像对应像素权值减小; 越接近背景模糊集, 则相反, 以此来进一步增强图像的全局对比度, 增强视觉效果。实验结果表明: 增强后的夜间图像在灰度细节和全局对比度方面都得到了显著提高。对于320×256分辨率的灰度图像, 在CPU主频为3.0 GHz的硬件环境下, 处理时间小于10 ms。 采用本文方法处理的夜间退化图像的成像质量得到了明显改善, 且其良好的实时性能够更好地满足工程应用需求。

随着非制冷型热像仪工作时间的增长，其内部器件、机械结构所积累的热量越来越多，其温升所导致的热辐射势必会对热像仪的测温精度产生严重影响。因此，要实现热像仪的准确测温，必须对其内部的各温升影响因素进行相应的修正。本文通过对影响测温精度的镜筒辐射温度、探测器靶面温度以及热像仪工作累积时间三个因素进行评估和建模，并对其相互关系进行评价，根据数据模型对热像仪辐射测温值进行修正。结果表明，在实验室条件下，经过修正，非制冷型红外热像仪测温精度可控制在±1 ℃以内，其稳定性可控制在±05 ℃以内。修正后的温度结果基本不受内部温升的影响，有效的提高了非制冷测温型热像仪的稳定性、可重复性以及测温精度。

提出了一种基于投影最大特征峰匹配的稳像算法来进一步提高灰度投影稳像算法的实时性。首先, 将参考帧与当前帧图像等分为若干区域子块, 根据灰度投影计算公式分别计算每个子块的水平投影和垂直投影; 依次计算两帧图像相应子块中对应的垂直和水平投影最大特征峰的位置差值, 作为相应子块的水平和垂直运动矢量。然后, 根据帧间运动矢量变化程度进行运动矢量修正。最后, 根据各子块的运动矢量统计结果进行全局运动估计。将该最大特征峰匹配算法运用到多光谱成像系统进行实验, 并与较经典的灰度投影算法做了比较。结果表明: 在保证相同的稳像效果前提下, 对于分辨率为1 024 pixel×1 024 pixel的图像序列在(-60, 60)搜索范围内进行运动估计时, 前者比后者的运算时间节省了近20%。提出的算法突破了现有投影稳像算法需要对可能的区域逐一搜索的繁琐匹配过程, 具有较好的实时性和良好的稳像效果。

为了进一步提高C-V模型的分割速度、降低初始轮廓曲线位置对分割结果的耦合性, 提高多光谱成像仪图像分割效率, 本文提出一种改进的C-V模型。该模型通过将每次迭代得到的距离函数的最大值引入C-V模型的Dirac函数, 对该函数进行自适应参数修正, 以拓宽活动轮廓线的有效作用范围, 进而大大降低分割算法的迭代次数。实验结果表明, 与经典的C-V模型相比, 改进的C-V模型在其终止条件下得到了较理想的分割效果, 降低了初始曲线位置对最终分割结果的影响, 且新模型的收敛速度在原有的基础上至少提高了7倍。改进的C-V模型在实时性及全局性方面都得到了明显改进, 进一步提高了该算法在多光谱成像仪的图像分割方面的鲁棒性。

为了满足自动对焦系统的实时性与抗噪性要求，提出了一种基于SUSAN算子的清晰度评价函数。该函数利用SUSAN边缘提取算子的算法简单、准确度高、抗噪性强的特点，对SUSAN算子边缘检测函数进行改进，将边缘点的USAN值的平方和作为清晰度评价值，并将其运用到自动对焦算法中。将该函数与几个经典的清晰度评价函数进行性能比较，实验结果表明：对于引入噪声前后的图像序列，基于SUSAN算子的清晰度评价函数均具有良好的单峰性、无偏性和较高的灵敏度；对于256×256的对焦窗口图片，该函数在TMS320C6416硬件平台上的运行时间仅为16 ms。该函数能够满足清晰度评价函数的单峰性、无偏性、高灵敏度等基本特性，同时具有良好的实时性与抗噪性。

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法, 该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦。首先, 根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取, 或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择; 然后, 将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影, 对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根, 并将其作为该帧图像的清晰度评价值; 最后, 结合经典的爬山搜索算法, 完成系统的自动对焦过程。实验结果显示, 同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果, 能够准确地实现系统的自动对焦, 而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍。这些结果表明, 投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性, 能够满足系统的高精度自动对焦要求。

结合多光谱成像仪的成像特点, 提出了一种基于对数功率谱的离焦深度自动对焦方法。以CCD相机为图像传感器, 通过主控计算机进行调焦控制与图像处理来实现多光谱成像仪的快速自动对焦。首先, 将相机探测器依次处于3个等距位置各采集一幅图像, 结合三点判位法判断第二幅图片与准确对焦位置的位置关系。然后, 以第二幅图片为参考图片, 通过对其对数功率谱的相关计算得到准确的对焦位置。最后, 将探测器移动到该计算位置, 完成自动对焦过程。实验结果表明, 系统对焦位置标准差为±0.159 9 mm, 最大偏差值控制在0.4 mm以内, 能够较好地满足系统的实时自动对焦要求。该调焦算法只需3幅图片即可完成自动对焦过程, 具有调焦迅速, 准确度高等特点。

为了实现对远距离目标的实时监控，并全面清晰的捕获目标细节特征，设计了以千兆以太网为数据传输通路，通过 FPGA进行采集分辨力切换，同时具有可见及近红外波段独立自动对焦功能的双波段高清视频采集系统。根据监控模式要求，系统将可见光、近红外探测器采集的视频数据，通过 FPGA设置为指定分辨力的视频信号，通过千兆网将图像数据传入控制计算机，并由控制计算机进行图像显示与存储、自动对焦等操作。实验表明：系统能够根据监控要求，灵活的进行视频采集分辨力的切换及两路视频的自动对焦，最终实现了在两个波段下通过千兆网对远程目标视频的实时显示和高清存储。Based on Gigabit Ethernet