探测空间引力波有望揭开更多的宇宙奥秘。在国家重点研发计划项目的支持下，《光电工程》组织了“空间引力波探测星载望远镜专题(二)”。专题围绕空间引力波探测星载望远镜设计与分析、建造与装调、测试与评估等几个方面介绍了近期的主要研究进展，将为相关领域学者和专家提供技术研究的参考和合作交流的平台，并将积极推动我国空间引力波探测计划的研究进程。

由于受到高光谱遥感图像传感器平台的限制, 图像的空间分辨率受到一定影响, 这导致高光谱遥感图像的像元通常是多种地物的混合, 也叫做混合像元。 混合像元的存在制约了高光谱遥感图像的准确分析和应用领域。 采用高光谱解混技术可将混合像元分解为纯净的物质光谱（Endmember, 端元）和每种物质光谱所对应的混合比例（Abundance, 丰度）, 为获取更多更精细的光谱提供了可能。 这对高精度的地物分类识别、 目标检测和定量遥感分析等研究领域具有重要的意义。 因此, 解混技术成为高光谱遥感图像领域的一个研究热点。 基于线性光谱混合模型(linear spectral mixing model, LMM), 提出了一种端元丰度联合稀疏约束的图正则化非负矩阵分解（endmember and abundance sparse constrained graph regularized nonnegative matrix factorization, EAGLNMF）算法。 该算法通过研究基于非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization, NMF)的方法, 结合图正则化理论来考虑高光谱数据内部的几何结构, 将端元光谱稀疏约束和丰度稀疏约束应用于其中, 从而能够对高光谱数据的内部流形结构进行更为有效的表达。 首先, 构造了EAGLNMF算法的损失函数, 采用VCA-FCLS方法进行初始化, 然后, 设定相关参数, 包括图正则化权重矩阵参数、 端元光谱稀疏约束因子和丰度矩阵稀疏约束因子, 最后, 通过推导得到了端元矩阵与丰度矩阵的迭代公式, 并且设置了迭代停止条件。 该方法不受图像中是否有纯像元的限制。 实际上, 在现行高光谱遥感传感器平台情况下, 高光谱遥感图像中几乎不存在纯像元, 因此, EAGLNMF方法为高光谱遥感图像的实际应用提供了一种思路。 采用合成的高光谱数据, 构造了4个实验来分析该方法的可行性和有效性, 实验将该算法与VCA-FCLS, 标准NMF及GLNMF等经典的解混算法进行比较, 通过光谱角距离(spectral angle distance, SAD)和丰度角距离(abundance angle distance, AAD)这两个度量标准来进行比较。 实验1是总体分析实验。 在固定的信噪比和固定端元数目的情况下, 用以上三种经典方法与EAGLNMF同时进行解混。 实验2是SNR影响分析实验。 在固定端元数目和不同信噪比的情况下, 用这四种方法进行解混。 实验3端元数目分析实验。 在固定信噪比和不同端元数目的情况下, 用四种方法进行解混, 并且将结果进行对比。 实验结果发现提出的EAGLNMF方法在提取端元精度和估计丰度精度上都更为准确。 同时, 实验4是稀疏因子分析实验。 对端元稀疏约束和丰度稀疏约束之间的影响因子进行分析, 实验结果表明引入的端元稀疏约束对于解混结果也具有较好的影响, 并且端元稀疏约束和丰度稀疏约束之间的影响因子也对解混结果具有一定影响。 最后, 将该算法应用于AVIRIS所采集的真实高光谱图像数据, 将其解混结果与美国地质勘探局光谱库中光谱进行匹配对比, 其提取的平均端元精度相比于其他三种方法要稍好。

本文通过分析自然图像的边缘3个通道之间的关联性，提出“同一物体的边缘在3个颜色通道应处于相同位置”的色差先验约束，该约束在数学上近似为各通道的相对导数相等，基于此色差先验约束，建立了一种新的像差校正模型即图像解卷积模型，并给出了基于交替方向乘子法的模型求解算法。实验结果表明: 本文的像差校正技术可以提升图像的峰值信噪比10 dB以上，明显优于目前主流的BM3D和YUV算法，并且视觉提升效果明显，基本满足普通光学系统对像差的校正要求。

利用非线性回归法结合仪器的传递函数模型对大气风场探测法布里-珀罗干涉仪进行了定标和反演.首先,基于修正的艾里函数建立了仪器的传递函数及气辉响应函数模型;然后,利用稳频激光器对现有法布里-珀罗干涉仪系统进行了实验室定标,获取了定标数据;采用分步非线性回归拟合法对定标数据进行处理,获取仪器传递函数模型参量;最后利用标定的仪器传递函数模型,对不同信噪比、不同风速温度预估输入的法布里-珀罗干涉仪气辉仿真数据进行了风速和温度反演.实验结果表明,在信噪比优于40的情况下,风速和温度反演准确度分别可以达到5 m/s和10 K.

为了解决自然灾害遥感影像中局部存在浓雾的问题,提出了一种基于暗原色先验和雾天图像退化模型的图像去雾方法,并利用导向滤波实现光学遥感影像的去雾.首先,结合自然灾害遥感图像的特点,利用阈值将图像分为浓雾区域和薄雾区域,采用不同的方法得出两个区域的暗通道图;然后,结合导向滤波对透射率图进行优化,再对图像进行对比度拉伸,提高图像的动态范围,并选取多幅遥感图像进行去雾试验.最后,设计了一组图像增强质量评价指标,对去雾结果进行定量分析.结果表明,该方法能从物理特性上明显去除雾的干扰,提高图像清晰度,增强图像色彩和细节,从而复原得到高质量图像,在一定程度上能满足自然灾害遥感图像去雾的要求.

研究并分析了一种加权最小二乘曲面法, 将其用于空间目标天文观测, 该方法不仅简单方便, 而且还能够用于高准确度、大数据量的天文定位.通过实际星空观测, 对连续拍摄的星图进行分析计算, 结果表明, 拟合均方误差在赤经和赤纬方向均优于4″.赤纬的定位准确度高于赤经的定位准确度, 在赤经与赤纬方向上的最大定位误差分别为5.13″和1.74″.该方法降低了恒星位置误差对观测结果的影响, 剔除了定标星的偶然匹配误差, 提高了观测数据的利用率以及天文定位准确度, 在实际工作中有较高的应用价值.

针对星载测风Fabry-Perot(F-P)干涉仪的核心部件F-P标准具的热稳定性对测风精度的影响, 从标准具结构设计角度(材料、形状和固定方式)分析了标准具的热稳定性, 并给出最优设计方案。通过对光学元件结构尺寸的优化设计, 得出了F-P标准具光学元件的最佳形状尺寸, 即平板厚度为25 mm, 间隔元件的角度为40°。采用柔性结构固定方式, 计算了F-P标准具机械结构的形状尺寸。最后基于有限元法, 分析了光学组件和整个标准具的热变形。分析结果显示, 当环境温度变化0.1℃时, 光学组件平板中心间隔变化量为0.64 nm, 整个标准具平板中心间隔变化量为 0.28 nm, 通光口径边缘处间隔变化量为0.2 nm, 相对于波长λ为630 nm的气辉光谱线约为λ/2 250和λ/3 150, 并且平板间隔变化量沿着径向向外逐渐减小。得到的结果显示, 优化设计后的结构参数满足风速为5 m/s时测量精度对热稳定性的要求, 同时满足力学性能要求。

基于声光可调谐滤波器(AOTF)的成像光谱仪是一种新型的成像光谱仪，它除了具有一般成像光谱仪的二维空间信息与一维光谱信息外，还能获得目标的偏振信息。在实际应用中AOTF可接收的光束孔径角一般不大于5°～6°，因而受到所采用声光晶体可接收角度的限制，AOTF光谱成像仪的光学系统不能同时兼顾大孔径与大视场。要求AOTF成像光谱仪视场满足128×128像元，TeO2晶体尺寸为10 mm×10 mm，根据声光可调谐滤波器成像光谱仪光学系统的特点，分析比较了2种光学系统总体方案，最终将系统的孔径光栏放置在晶体上，TeO2晶体尺寸限制了孔径光栏的尺寸，晶体可接收的角度决定了系统的视场角，提高了能量利用率，获得较高的图像信噪比。

大气风场和温度场是重要的大气基本参数，由于应用领域广泛，其探测技术在很多国家已发展成熟，中国对该探测技术的需求也日趋强烈。大气风场和温度场测量是利用高精度的光谱仪，通过测量大气中特征谱线的多普勒频移和展宽，来确定大气的温度分布场和风向风速场。星上定标技术是大气风场和温度场星载探测光谱仪进行高精度测量的基本保障。文中就几种重要的大气风场和温度场探测光谱仪的星上定标技术进行分析和总结，为大气风场和温度场探测技术发展提供参考，打下基础。