地基光学成像是对空间目标进行探测识别的重要手段。本文分析了近十几年间建立的用于天文观测的巨型望远镜设备不能对地球同步轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)目标进行高分辨率观测的主要原因: 除大气湍流对成像质量的影响和分辨率的限制外, 还有GEO目标尺寸和目标亮度昏暗问题。因此需要引入非传统成像技术解决上述问题。 本文研究了几种采用激光照明的非传统光学成像方法, 具体分析论证了稀疏孔径成像、强度相关成像、剪切光束成像和傅立叶望远术等光学成像技术, 阐述了各成像技术的优势与局限性, 分析了几种方法对GEO暗弱目标高分辨率成像的应用前景。

将堆栈自动编码器(SAE)与极限学习机(ELM)联合,建立了深度神经网络预测模型(SAE-ELM)。利用苹果高光谱图像提取出的光谱数据,对深度神经网络的权值和阈值进行了初始化和微调。与传统ELM模型预测结果相比,SAE-ELM的预测集决定系数和残留预测偏差分别从0.7345和1.968提升至0.7703和2.116,预测集方均根误差从1.6297降至1.2837。研究结果表明:深度学习网络SAE-ELM模型的预测性能优于传统的ELM模型,将其用于预测苹果硬度是可行的。

为了获取高信噪比的图像, 采用紫外敏感型科学级光电探测器CCD47-20, 设计了可在特定紫外波段对燃料燃烧火焰进行快速曝光成像的紫外成像系统。CCD47-20具有较深的势阱, 可以保证成像系统的信噪比。然而对于此类CCD, 其曝光时间通常在200 ms以上。为了实现对目标的快速曝光, 在分析CCD47-20的性能及工作原理基础上, 设计了基于两次帧转移、一次水平读出的CCD驱动时序方法, 完成了成像系统的设计, 将CCD的曝光时间缩短至10 ms。在实验室对系统进行了辐照测试, 结果表明, 当曝光时间改变时, CCD响应度为线性, 验证了时序及驱动电路设计的正确性。信噪比测试结果表明系统信噪比达到46.8 dB。在外场, 对固体燃料火焰进行了成像, 获取了火焰在特定紫外波段的图像, 捕捉到了剧烈燃烧的火焰形状, 验证了紫外成像系统快速曝光的性能。

结合基于位置姿态测量系统的目标动态追踪补偿校正和非等间隔快速傅里叶变换谱提取, 提出一种机载遥感的高准确度校正方法.该方法通过位置姿态组合系统在承载平台稳定性较差的成像条件下进行实时姿态测量、主动校正、反馈补偿获取干涉图, 再对校正后的干涉图进行空间变换和非均匀性谱提取, 获得融合图像和目标光谱曲线.机载飞行实验表明：多谱段伪彩色融合图像效果良好, 光谱反演准确度与传统校正方法相比有大幅提升.基于该方法的位置组合测量系统具有良好的机载环境适应性, 可应用于稳定性较差的平台以及非干涉型原理的光谱成像探测系统, 为机载高光谱图像运动误差一体化处理平台的研究提供了一条新途径.

基于泊松分布模型推导了电子倍增电荷耦合器件的噪声因子，定量描述了电子倍增电荷耦合器件倍增寄存器的输入输出特性以及在信号倍增过程中引入的额外噪声.通过对采集的均匀照明目标的图像信息进行分析处理，消除了读出噪声、固定图案噪声和本底值对测试结果的影响，减小了测试误差，提高了测试准确度，且无需对芯片镀膜，简化了测试工艺.在理论研究基础上，对Andor公司的Luca相机进行了实验测试.结果表明：当增益大于100时，电子倍增电荷耦合器件的噪声因子为1.414，与传统的二项分布模型一致，验证了本文提出的测试方法的可行性和可靠性.

随着 THz成像技术的日益发展，针对设计清晰、实时、高灵敏度、小型化及低成本 THz成像系统还比较困难的问题，从设计 THz成像系统的角度出发，就其在成像方面的特点、工作原理、组成及关键技术(包括 THz光学系统、探测器及信号处理)进行了研究，着重研究了目前 THz成像系统的新进展。并分析比较了电磁波段中 γ、X、紫外、可见光、微光、红外、 THz及毫米波各成像系统的优缺点及应用。在 THz成像系统的典型应用基础上提出了 THz成像系统未来发展方向。