引入线性发射率模型, 基于辐射测温方程组推导了三波段辐射测温方法的等温面方程, 该方程是测量信号矢量与测量信号系数矢量的点积。 根据测量信号系数矢量是温度的单值函数这一特征, 结合二分法求解非线性方程的优点, 提出了三通道辐射测温方法的存储二分法求解原理, 并进行了C++程序实现。 基于C++程序研究了特定测量信号矢量条件下的等温面方程曲线, 结果表明在较大的温度求解区间内该曲线具有单调特征, 随着V3的增加该曲线尾部逐渐上翘由负变正。 误差及时间复杂性分析结果表明二分数为Num时最大误差为(Tmax-Tmin)/2num+1, 求解过程包括3Num+1次乘法和2Num+1次加法, 没有除法和指数对数运算, 极大地提高了温度求解速度。

提出一种长波红外光谱的温度场测量方法。 将谱色测温原理与三级Fabry-Perot(FP)型Liquid Crystal Tunable Filter(LCTF)相结合， 并对测温理论模型中三组非线性相关方程组所得的解进行了优化， 以进一步减小误差， 使测量值更加客观、 真实； 然后运用液晶双折射可调谐滤光原理， 制作了三级FP型LCTF滤光系统， 该系统在一定的长波红外光谱范围内实现了波长的任意调谐， 从而保证测温系统的响应快速、 准确。 该方法测温前无需知晓被测物发射率， 且能有效抑制背景光辐射和环境光源对测温精度带来的影响， 保证了测温结果的准确性。 最后通过matlab仿真软件验证了滤光系统所得红外光谱符合系统设计要求， 并通过实验验证了该测温方法的可行性， 测温准确性较之传统的单波段红外热像仪得到了提高。

针对空间目标与地基望远镜红外成像传感器终端之间的不确知参量将降低双波段比色测温法求解精度，且精度影响程度未知，假设目标为灰体，对包含不确知参量的最大似然估计函数关于发射率求偏导，建立基于红外探测器测量电子数的双波段比色测温数学模型，并进行双波段比色测温法的蒙特卡洛仿真实验与精度分析。对于大气透过率的估算，提出应用红外自然星体的大气透过率现场标校方法。空间目标温度反演精度与成像探测器的信噪比、大气透过率、地球热辐射以及波段之间的发射率差异等未知参量的估算精度有关。结果表明：信噪比高于20，波段之间发射率差异小于0.03，地球热辐射预测精度优于50%，大气透过率预测精度优于10%时，比色测温法优于40 K的温度估计精度。

作为空间目标与地基望远镜红外成像终端间不确知参量之一的地球热辐射，会降低传统双波段比色测温法正向求解准确度.为了提高目标温度估计的准确度，建立了基于红外探测器测量电子数的评价函数，得到了求解最大似然函数的温度反向求解模型；推导了双波段比色测温法的温度正向求解模型，进行了两种测温方法的仿真实验与比较分析.结果表明: 目标温度反演准确度与成像探测器信噪比、地球热辐射估算准确度以及波段之间的发射率差异有着紧密的关系；当信噪比较低时，双波段比色测温法会陷入无解区域；当信噪比较高时，双波段比色测温法与最大似然函数法反演温度准确度相当；最大似然函数法采用有约束与有限内存的拟牛顿优化算法可有效避免目标函数陷入局部最小值；最大似然函数法具有很强的抗噪音干扰能力，能扩大目标温度求解的范围，并具有较高的准确度；在保证信噪比的情况下，增加成像波段数目可以提高温度反演准确度.

为进一步提高温度测量精度，以激光照射下普通钢的熔池为研究对象，通过对发射率模型的合理假设，实现了双光谱测温系统的补偿优化。测量结果显示，针对普通钢的温度测量时，发射率采用指数模型可以取得很好的测量效果，测量误差在4%以内。同时，在同一种测量条件下将优化后的测温法与传统的比色法测温进行精度比较，证实与比色法相比该方法的误差显著减少。通过对数据处理的误差做定量分析，得出其误差在13~25 ℃之间。

采用光学多道分析仪测量了溴钨灯和氙闪光灯的辐射光谱, 给出了一种辐射测温的数据处理方法, 即在Planck灰体模型假定的基础上,进一步考虑发射率ε与波长的多项式依赖关系以及辐射本底对实验结果的影响, 建立相应的多光谱测温数据处理方法, 并用溴钨灯和氙闪光灯的实测光谱对其进行了验证.结果表明：对于连续光谱且发射率逼近黑体, 可以假定发射率为常量, 按Planck灰体模型处理; 对于非连续光谱, 当电流密度不高时, 发射率与波长依赖关系较强, 可以根据发射率与依赖波长的多项式关系并结合0<ε<1限定按Planck灰体模型处理.