随着红外焦平面阵列技术的发展，凝视红外成像系统在很多领域得到了大量的应用，在这些应用中，非均匀性噪声及其校正方法是人们主要关注的一个问题。为了解决这个问题，从凝视红外成像系统非均匀性噪声的来源和频域特性出发，综合考虑了当前几种典型的基于定标和基于场景的非均匀校正算法的优缺点，结合盲元检测和补偿算法，提出了一种联合非均匀校正算法，并进行了实验验证。实验结果表明，该算法能够较好地解决成像系统非均匀性噪声随时间和工作环境漂移的问题，又能够保持较高的精度和收敛速度，具有较大的工程应用价值。

针对传统的基于神经网络的自适应非均匀性校正(Neural-Network-based Non-Uniformity Correction, NN-NUC)算法在 实际应用中存在校正能力有限和容易产生鬼影的问题，深入分析了NN-NUC算法中的鬼 影产生过程，并给出了抑制鬼影的一般性方法；然后结合实际红外成像系统的特点，提出 了一种改进型NN-NUC算法。仿真实验结果表明，该算法可以最大限 度地抑制场景鬼影的产生，并可有效减小系统输出图像的非均匀性噪声。此外，本文算法 计算量小，且易于用硬件实现，因此具有很好的工程应用价值。

机载海洋激光雷达通常被应用于近海岸区域的水下地形测绘、水质和水底特征参数的勘测，新的应用需求对测绘精度与勘测精度的要求越来越高，因此需要更精确的雷达信号解析式，实现水深测量、水质和水底特征参数的反演。基于Mclean等给出的光束扩散函数和海水介质传递函数，采用傅里叶变换方法，引入多次散射和脉冲时间展宽的影响，推导了发射系统和接收系统共轴的水底反射光和水体后向散射光信号的解析表达式，给出了系统衰减系数的计算方法，分析了脉冲展宽对深度测量误差的影响，在浑浊海港海水中，脉冲展宽可达到数十纳米量级。该数学模型能够更准确地描述机载海洋激光雷达接收信号的特征，能够用于分析机载海洋激光雷达的性能，并为海水深度的归算、水体与水底参数的反演提供一定的理论依据。

从硅光电倍增管(SiPM)单个微元的微等离子体电子行为模型出发，分析了SiPM的电子特性， 提出了SiPM前端电子学最优设计方案。阐述了SiPM的工作机理，给出了SiPM的电子行为模型，分析了SiPM应用于水下三维测深的优势。根据水下测深信号的回波特性，设计了高速、高带宽的前置放大器，并对前置放大器进行了交流分析和瞬态分析。 结果表明， 该前置放大电路在带宽内具有很高的增益平坦度，相位裕度大于60°， 基本保证了信号的完整性，同时保持了激光脉冲的波形。分析和测试结果表明，该探测器和电路设计方案完全能够满足水下三维测深的需要。