为了完成对日盲紫外电晕信号的定量分析, 本文设计了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法来对成像系统所采集的图像进行量化分析。首先阐述了单光子探测的原理以及光子计数原理; 然后设计了基于日盲紫外 ICMOS的成像探测系统, 为了满足荧光屏的余晖响应, 优化了 CMOS驱动, 使得帧频可达 390 fps; 然后通过分析传统的连通域光子计数算法, 提出了基于时间域的弥散圆斑光子计数算法; 通过仿真实验, 可知该算法较传统的技术算法具有更高的准确性; 最后通过对紫外灯源的实验, 验证了所设计的光子计数算法可以在成像探测系统中硬件实现, 并且计数的效果良好。

紫外可见光图像叠加精确度是评价紫外成像仪定位可见光背景下的紫外信号的关键指标, 体现了紫外成像仪的紫外光图像与可见光图像融合的精确程度。为评估紫外可见光图像叠加精确度这一关键指标, 本文设计并实现了紫外成像仪的紫外可见光图像叠加精确度测试系统。系统选择高均匀性、高亮度、宽辐照度范围的紫外积分球光源照射十字靶标, 在紫外平行光管的作用下, 使紫外成像仪能够观测到一个无穷远的像, 通过测量紫外光图像与可见光图像的十字像中心点坐标的偏移量, 实现了对紫外成像仪的紫外可见光图像叠加精确度的测试。实验结果表明, 该测试系统可为紫外成像仪提供可靠的检测依据, 满足紫外成像仪筛选的应用需求。

CMOS图像传感器（ CIS）相比于 CCD图像传感器具有可集成更多功能和集成度以及更小的系统尺寸、重量和功耗及成本（ SWaP-C）的优势， CIS技术的最新进步，特别在低读出噪声和高灵敏度的突破，使其不仅达到了相当于 CCD图像传感器的图像性能，同时也将其微光使用限定推进到了微光条件，介绍了一种高灵敏度低噪声大动态范围的微光 CIS组件，具备从白天到多云残月夜晚的实时单色成像能力，可作为一种在微光成像性能和 SWaP-C优选的可见光近红外（VIS-NIR）昼夜成像器件。

得益于夜气辉在短波红外（SWIR）0.9～1.7 μm波段的自然辐射数十倍强于夜天空在可见光和近红外（NIR）0.4～0.9 μm波段的辐射， SWIR成像成为应用于微光条件下的成像探测的最佳选择，由晶格匹配 In0.53Ga0.47As/InP制作 InGaAs焦平面阵列（Focal Plane Array，FPA），灵敏于 0.9～ 1.7 μm波段，在整个响应波段具有超过 70%的量子效率，和室温非制冷工作的极低的暗电流。通过减薄基底，还可将 InGaAs FPA的短波限延伸至可见光波段的 0.4 μm。最近几年，超低暗电流、低读出噪声、大面阵和小像素尺寸的 InGaAs FPA的开发取得了实质性的进展，特别是暗电流得到了数量级的降低，InGaAs FPA探测器已经显露出应用于微光夜视的极大潜力，并且还通过采用更复杂的温度相关的非均匀校正算法实现了无 TEC的低功耗工作，基于超低噪声的密集阵列 InGaAs FPA的 SWIR成像技术有望成为新一代夜视技术的一个重要组成部份。