星-地激光通信具有通信距离远、传输信道复杂等特点, 为建立稳定可靠的星-地激光通信链路, 需要建立大口径的地面站。着重研究了地面站中500mm大口径主镜柔性支撑的点位分布及结构尺寸。让主镜组件既满足刚度需求, 也具有柔度缓解其自身动态误差。在Isight平台建立光机热耦合的优化流程。运用Zernike多项式拟合面形得到精准的镜面RMS值; 并以此为优化目标, 获取柔性支撑点位的最优解及柔性杆尺寸参数的最优解。经过优化, 主镜组件可适应温度范围扩大了约30℃; 在俯仰角度变化下, 主镜RMS值下降约2nm。对设备进行了相关试验, 主镜面形均满足指标要求小于0.08λ。

热成像技术具有广泛的应用领域，随着红外焦平面探测器及数字图像处理技术的发展，新型热成像模式及其图像处理技术成为国内外发展的重要方向。介绍了近年来研究的几个典型进展，其中改进的基于场景特征的时域高通与空域低通滤波结合的非均匀性校正方法能够有效滤除制冷热成像系统观察低温天空场景时的水波纹固定图案噪声，并在FPGA 硬件平台上实现了算法移植；研制出红外分焦平面偏振片阵列，实现了中波制冷和长波非制冷红外焦平面探测器的耦合成像，并通过考虑偏振片效应的偏振成像模型，滤除光路中偏振片的辐射影响；研制出基于常规制冷长波红外焦平面探测器的超频高动态热成像系统，在FPGA实现了多积分时间图像融合-细节增强级联的HDR图像融合方法，实现了对高动态场景的实时成像；研究了“田”字型四孔径和“十”字型四/五孔径等三类紧凑型视场部分重叠仿生复眼热成像模式，研制了2套实验系统来验证该方法的有效性；提出一种基于双生成对抗网络的非配对热红外-可见光图像转换算法TIV-Net，该方法能够将热图像有效地转化为类彩色可见光图像，并在无人机等平台实现了不低于20 Hz的实时处理。以上具有创新性的技术突破或已获得应用或展现良好的应用前景，将是进一步研究完善的重要方向。

基于非等温流模型对光纤拉锥过程进行了有限元建模，实现了多种复杂工况下的光纤拉锥轮廓的计算，将计算结果与拉锥实验结果进行了对比，尺寸误差在6 μm以内。建立了反向传播（BP）神经网络，并利用非等温流模拟结果构建训练集进行训练，实现了对光纤拉锥最终尺寸的快速预测，预测结果与仿真结果差别最大为1.7 μm。

以石油天然气为代表的工业气体已深入到人们生活和生产过程中，工业气体泄漏成为当前工业生产、交通运输等领域发生重大灾害的现象之一，同时甲烷排放也成为我国“碳排放”达标战略目标的主要指标，快速有效的气体泄漏检测技术和仪器成为当今国内外研究的重点。随着近年来非制冷红外焦平面探测器性能的提高，其低成本、长寿命和高可靠性能满足工业气体泄漏红外成像检测昼夜连续工作的应用需要，并发展出多种气体泄漏红外成像检测模式。在分析不同工业气体泄漏红外成像检测模式的基础上，设计并研制了基于差分光谱滤波的工业气体泄漏红外成像检测实验系统，分析提出了五个需要重点研究的视频图像处理方法，给出了相关的处理模型或典型处理示例。试验结果表明该成像检测模式具有较高的灵敏度，是一种有效的气体泄漏红外成像检测技术。

以像增强器为核心成像器件的微光夜视技术一直是国内外重点发展的关键技术，广泛应用于军用夜视领域。直接对比分析不同型号像增强器输出图像特性的评测方法是评价像增强器成像性能最为直观的重要维度，但由于像增强器为直视型成像器件，带来野外实验光路搭建、多路视频同步录制、不同外型尺寸像增强器适配性等多方面的挑战。因此，本文研究了外场微光像增强器成像效果对比评测方法，研制了包含双像增强器成像光路、低照度 CMOS成像光路与激光测距机的光轴平行对比评测系统，可实现同时观察和多路像相机的成像数字视频的采集；系统可便捷地适配安装多种不同外型尺寸、不同供电方式的典型像增强器，同时包含激光测距功能，可测量观察目标的距离；在上位机软件中集成多个无参考图像质量评价指标，可通过数字图像处理技术辅助观察者判断不同型号像增强器成像效果的优劣。实际外场测试实验表明测评系统方便可行，能够反映不同成像光路的成像效果，可反馈指导像增强器生产制造工艺的进一步优化，促进微光夜视技术的发展。

基于热成像的气体泄漏检测技术以其检测效率高、直观可视等优点,已成为石油天然气泄漏检测的重要手段,但常规的气体泄漏热成像检测方法需要检测人员从视频图像中主观地判断泄漏气体痕迹,容易发生漏检、误检。研究了一种基于尺度不变特征变换(SIFT)和支持向量机(SVM)的泄漏气体云团热成像检测算法,采用帧间差分法从红外图像序列中筛选目标区域;分别提取泄漏气体和干扰物的SIFT特征;使用SVM对候选区域进行目标判别,提取泄漏气体云团目标。针对真实复杂场景中包含乙烯、甲烷等的气体泄漏图像和运动人员、漂动树木、野草等干扰图像,建立了1000个典型目标图像数据库,通过图像检测仿真,可得所提算法对距10~150 m处的泄漏气体云团的分类准确率可达92.5%。结果表明,采用该检测方法可自动排除其他运动物体的干扰,有效检测出泄漏气体云团。

RGBW滤光阵列常被用于提升探测器在低照度下的成像质量,但相应的彩色重构方法依然是结合拜尔阵列特点设计的,未充分利用亮度信息的优势,故重构结果较差。针对这一缺陷,首先,使用引导滤波挖掘亮度信息和彩色信息的关联性。然后,根据残差的平滑性,设计了适用于SONY-RGBW滤光阵列空域特点的采样率逐步提升的多步残差插值算法。接着,为改进算法边缘适应性,结合在正交方向上的插值结果,引入迭代过程并改进逐像素的评价因子。最后,利用亮度信息的高频成分增强彩色图像。在Kodak数据集和实际场景采集图像上的实验结果表明,所提方法能够降低颜色混叠,重构出清晰的图像细节,且有/无参考图像的客观评价指标优于现有RGBW滤光阵列彩色重构方法。