红外辐射测量系统的成像性能以及测量精度受到焦平面阵列非均匀性的严重影响，原始红外图像的非均匀性需通过后期图像处理算法进行校正。为进一步提高制冷型红外探测器的非均匀性校正（NUC）效果，本文提出了一种基于定标的非均匀性改进算法。该算法以单点定标和两点定标非均匀性校正方法为基础，既保留两点定标非均匀性校正方法增益校正系数的一致性优势，又结合了单点定标偏置校正系数的稳定性，使得改进算法具有更好的校正效果。为了验证该改进算法的校正效果，本文以640 pixel×512 pixel大小的制冷型中波红外探测器为研究对象，采用入瞳直径为25 mm的红外成像系统对提出的算法进行实验验证。实验结果表明：在1 ms积分时间下，单点定标方法、两点定标方法及改进算法校正后的图像非均匀性分别为1.7833%、0.2190%和0.1481%；2 ms积分时间下的非均匀性分别为1.8257%、2.2474%和1.6546%。改进算法整体上进一步降低了图像的非均匀性，校正效果更好、精度更高。

偏振成像是一种新的光电探测体制，它可以获得比传统成像多一维的场景信息，在工业检测、生物医学、地球遥感、现代**、航空以及海洋等领域具有重要的应用价值。论文对偏振成像的典型应用、发展历程和发展现状进行了分析和总结，总结了偏振成像的实现方法，当前学术界在场景的偏振特性、偏振的传输特性、偏振成像探测器、分焦平面偏振图像非均匀性校正、分焦平面偏振图像超分辨率重建以及偏振图像融合等领域的最新研究成果。在此基础上，对偏振成像的未来发展方向进行了展望，包括高消光比焦平面偏振探测器、分焦平面多光谱偏振探测器、高精度非均匀性校正方法、偏振图超分辨率重建方法以及强度图和偏振度/偏振角图融合方法等。

由于红外偏振焦平面的异构特性，在非均匀校正过程中需要考虑不同检偏通道的响应差异对整体校正效果的影响，其非均匀校正问题相较同构的普通红外焦平面更为复杂。针对红外偏振焦平面的非均匀校正问题，提出了一种基于场景偏振冗余估计的非均匀校正算法，通过对场景图像和由场景图像计算得到的偏振冗余估计图像进行统计，得到整个焦平面上所有像元响应在统计特性上的差异，然后分通道从两个方向对这些差异进行比较分析，得到更新后的增益校正系数，再通过辐射重定标抑制由于静止场景所造成的鬼影，得到当前状态下相机的增益校正系数。在这个过程中，通过偏振冗余估计评价之前的校正系数，自适应地实现增益校正系数的更新。最后使用真实场景数据进行测试，结果表明本文所提出的非均匀校正算法有效提高了所获取偏振图像的准确性。

针对高轨面阵红外地球敏感器在轨温度交变引起的系统非均匀性变化现象，提出一种在轨非均匀性校正的光机设计方案。小型化、轻量化、长寿命的光机系统包括标定黑体组件和光学成像系统。在分析系统非均匀性校正机理和影响的基础上，重点研究了标定黑体组件和光学系统选型及设计之间的关系，并在地面验证了系统非均匀性校正效果。利用在轨地球成像数据对系统的非均匀性进行了效果评估，评估结果表明满足在轨应用要求。

长时间工作或环境变化时，红外焦平面阵列器件易产生非均匀性的问题。典型的星上定标方法是将系统指向深空场景或在入瞳处引入星上面源黑体辐射。覆盖全口径的星上黑体普遍体积较大、设计复杂且成本高昂。为了解决这些难题，我们提出了一种基于可控内定标装置和星空场景的红外遥感系统星上非均匀性校正方法。该方法利用可控内定标源提供不同的靶面基准辐照度，通过计算获得不同辐射定标段的定标参数，覆盖探测器动态范围，实现不遮挡视场情况下的高动态范围非均匀性校正。通过模拟指向深空场景的在轨定标过程，并对模拟图像进行非均匀性校正，用于非均匀性校正的评价图像的非均匀性由初始的15.87%下降到1.2%以下。本方法具有快速、高效、鲁棒性强等优点且具有实时处理的前景。相比于需要引入星上面源黑体的定标方法，本系统的内定标装置结构简单、设计小型化且节省成本。