为了提升空间变化离焦模糊红外图像的图像质量，提出了一种基于图像质量评价的快速复原算法。本文提出的方法首先对模糊图像采用不同点扩散函数对应的截断约束最小二乘法算法进行复原而获得多幅复原图像，并对复原图像进行去振铃；然后对复原图像中每个像素为中心的区域进行图像质量评价，将采用不同参数复原的图像以图像质量评价的结果进行组合以获得最终的复原图像。由于无需对模糊图像点扩散函数估计，且采用了空间域运算的截断约束最小二乘法算法进行图像复原，实验结果表明，本文提出的算法能够对空间变化离焦模糊红外图像进行快速复原，算法运行速度较基于点扩散函数估计的方法大幅提升。

图像融合的配准精度是关系到图像融合质量的一个重要性能指标。本文所述的红外与可见光图像融合物镜系统采取平行光路布局、光学被动热补偿的方式提高图像融合的配准精度。本文首先分析对比了机械热补偿方式与光学热补偿方式对提高图像配准精度的贡献；其次根据图像融合物镜系统的性能指标对红外物镜和可见光物镜进行光学被动热补偿的优化设计，并分析了对可见光物镜进行光学被动热补偿设计的必要性；第三从光学布局型式及畸变变化来分析图像融合物镜系统的图像配准精度；最后根据图像融合物镜系统的成像质量和图像配准效果，可得出融合图像质量好、能满足指标要求的结论。

现有的图像拼接系统具有拼接盲区的缺陷，对于监控系统会造成观察盲区，形成信息缺失，对监控安全造成威胁。本文为了消除图像拼接系统的拼接盲区，提出了一种新的无拼接盲区的图像拼接布局型式。首先，对具有拼接盲区的图像拼接布局型式与无拼接盲区的图像拼接布局型式的优缺点进行分析；其次，以 3个非制冷长波红外摄像机图像拼接系统为例，对非制冷长波红外摄像机镜头进行设计分析；最后，为了得到比较好的拼接图像，对待拼接的红外摄像机的畸变提出相应的处理措施。

现有所发布的大多数文献着重于图像融合算法的分析研究，很少有文献对采集融合图像的光学系统做出相应论述。本文根据手持融合观察镜的特点，对可见光/微光与长波红外图像融合、平行光路布局型式的融合物镜光学系统进行设计及分析。首先介绍了共光路光学布局型式与平行光路光学布局型式的优缺点，根据手持融合观察镜的特点选择了平行光路的光学布局型式；其次根据手持融合观察镜指标的要求对可见光/微光物镜进行“消热差”、定焦光学设计，针对长波红外物镜开展内调焦式光学设计；第三根据所设计的融合物镜光学系统，从平行光路光学布局型式、放大率及畸变变化 3个方面对图像配准精度进行分析；最后对手持融合观察镜实际场景的融合图像进行分析判断，得出融合图像质量好，能满足手持融合观察镜融合性能的要求。

用OptisWorks 光机仿真软件，对Catherine-FC 热像仪的内部杂散光进行仿真分析，计算了系统内部各主要部件的表面辐射能量，并针对该产品的设计特点，分析计算了4 种情况下的内部杂散光大小和2 种情况下的像面照度分布情况，也分析了5 个表面发射率值对应的像面杂光通量，使我们进一步了解到，在FC 热像仪中，异形冷屏和球面反射镜组合在抑制内部杂光方面起到不可替代的作用，为类似红外系统的设计，提供了一种新的途径和思路。