在航天相机的成像过程中，拍摄场景的亮度随着地表目标和大气环境的变化而发生改变，为了保证航天相机输出理想的图像，提出了基于地-气间辐射模型的航天相机自动调光方法。根据地-气间辐射传输特性建立航天相机入瞳处辐照度模型，通过分析大气气溶胶对遥感成像的影响，对该模型进行了改进，并在此基础上提出了航天相机自动调光方法。航天相机自动调光首先根据总辐照度以及地面目标辐照度占总辐照度的比例对自动调光参数进行调节，目的是尽可能提高地面目标信息量，然后根据大气气溶胶光学厚度确定自适应拉普拉斯滤波的参数，增强遥感图像的细节。由实验结果可以看出，自动调光增加了遥感图像的信息量，增强了图像对比度，航天相机的成像质量得到了明显地提高。

针对搭载平台颤振对遥感相机成像的影响, 利用辅助高速面阵CCD相机拍摄高帧频图像序列, 通过像元合并来补偿曝光时间不足, 增加图像的亮度、对比度和信噪比, 同时结合一种区域选择算法来选择用于计算的图像区域, 最后使用灰度投影算法对振动位移量进行估计。实验数据表明, 提出的改进算法误差为一个像元, 在准确性和稳定性方面均明显优于原始算法。

为了改善高分辨率TDICCD成像系统图像数据的高速传输特性, 设计了FPGA内部实现5/3提升小波的动态RAM结构。该结构通过循环利用同一RAM资源进行图像数据的同时读写, 解决了5/3提升小波在FPGA实现过程中的RAM不足问题, 提高了RAM资源利用的有效性。试验表明, 5/3提升小波在FPGA内部的动态RAM实现过程, 具有实时性高、可靠性好、占用资源较小等优点。该方法在图像预压缩、图像去噪、图像实时传输等方面有重要的意义。5/3提升小波在FPGA中的动态实现, 完成了5行数据存储的提升小波处理过程, 增强了星上实时数据的处理能力, 为后续程序的开发奠定了基础。

联合变换相关器是一种用于高分辨力空间相机像移量测量的技术，本文采用在图像处理器上运行联合变换相关算法的方法，取代了基于空间光调制器实现的光学相关器，提高了联合变换相关器的空间环境适应性和可靠性。本文通过大量仿真试验，研究了输入图像的尺寸、相对位移量的幅度对算法测量精度的影响，结果表明：在设计联合变换相关器时，增大输入图像的尺寸有助于提高测量的精度和相关器的灵敏度，并且能够防止测量的结果出现奇异值。

在遥感相机的实际应用中，卫星下传的图像灰度分布往往不佳，针对该问题展开了相关研究。分析了影响卫星下传图像灰度分布的因素，并以遥感相机成像电子学系统的系统参数为基础，给出了3种可行的星上图像背景扣除和灰度拉伸方案；推导了3种方案下获取图像的灰阶丰富程度公式，并确定了最优方案，即采用模拟和数字混合拉伸的办法，对初始量化位数的图像数据进行处理，然后舍掉后若干位，以数传规定位数下传。在实验室条件下，以实际的遥感相机成像系统为依托进行了实验。实验结果表明：文中提出的3种方案均能够实现遥感相机图像的星上背景扣除和灰度拉伸功能；但方案(三)得到的灰阶数量最多，成像效果最好，适合且能够应用于航天遥感相机当中。

为了提高空间TDI CCD遥感相机的成像质量，研究了相机TDI CCD积分级数和增益的优化设置方法。分别讨论了信噪比(SNR)和调制传递函数(MTF)与积分级数的关系，指出增加积分级数能解决光能量不足问题并有效提高SNR，但同时会引起系统MTF下降；增加增益也可解决光能量不足问题，但不能改变系统的SNR和MTF，因此优化积分级数和增益可改善图像质量。采用SNR×MTF作为图像质量评价指标，对积分级数和增益设置进行了优化。数值计算结果表明：在给定的相机参数下，当卫星俯仰角速度为0.005 (°)/s，曝光量为饱和值的1/66时，积分级数选为44级，增益设置为1.5可获得较好的图像质量。

从工程实际出发，以相机侧摆成像为例，系统分析了行频精度对TDICCD相机成像质量的影响。首先，推导了相机侧摆时焦平面各像元的像移速度求解公式，建立了侧摆角度与像移大小的一般关系式。在此基础上，采用调制传递函数(MTF)作为评价相机成像质量的指标，分析了像移失配对MTF的影响，计算导出了行频精度对成像质量的影响。结果表明，侧摆角度越大，积分级数越高，对行频精度的要求就越高，反之越低。在实际工程应用中(侧摆35°条件下)，积分级数为64级和96级成像时，行频精度只要分别不低于0.54%和0.36%就能使MTFmatch≥0.95，满足系统对传递函数的要求。将实验结果与计算分析结果进行对比，验证了分析的正确性，该结论对实际工程应用和设计有指导作用。