逐像元自适应增益成像系统通过在每个像元的电子链路中集成四档不同容积的积分电容，可以在确保高信噪比的前提下实现大动态范围的遥感成像需求。此成像系统在发射前测试时，由于甚低增益（ULG）的动态范围过大而实验室积分球能量有限，只能通过与低增益（LG）的比例系数递推来间接对ULG后半量程的输出特性标定；星载太阳定标器反射能量过大会导致高增益（HG）和中增益（MG）输出饱和也无法直接测定辐射定标系数，只可通过比例系数推定。提出一种星上增益比例系数测定的方案，分别利用四档增益的输出作为特征对实验图像分类，将不同成像目标的输出码值作为多个定标能级，利用最小二乘法线性拟合相邻增益输出后得到相邻增益的比例系数。此方案验证了实验室增益比例系数测定结果，同时在外场成像实验中用该方法计算得到的比例系数用于相邻两档增益中较低增益图像反演较高增益图像，结果与实际较高增益图像对比归一化均方误差大部分小于0.01、两图像结构相关系数基本在90%左右、数据相关系数达到90%。证明该方法测定的相邻两增益比例相关系数有较高准确性，在星上辐射定标时用于高增益辐射定标系数的递推求取有极大的可行性，解决了星上不能直接对HG、MG辐射定标的问题。

噪声等效光谱辐亮度（NESR）是代表红外遥感器极限探测能力的关键性指标。高灵敏红外遥感器的NESR定标需要高稳定、高均匀和充满视场的红外辐射光源，其光谱辐亮度的不确定度应当显著低于红外遥感器的NESR。针对一种新型的级联积分球型大孔径NESR定标系统，开展了NESR定标不确定度的实验测试研究，评定了绝对光谱辐亮度的量值溯源、积分球输出的均匀性和稳定性等11种不确定性因素的影响。测试结果表明，在规定的303~308 K亮温范围内，主积分球光谱辐亮度的相对不确定度优于0.34%，6~15 μm波段的NESR定标不确定度优于0.1~0.0037 μW·cm⁻²·sr⁻¹·μm⁻¹，验证了新型定标系统应用于高性能红外遥感器NESR定标的可行性。

为了实现在长波红外波段应用光场成像技术，对红外光场成像中的辐射定标与非均匀性进行了研究。首先，根据光场成像和非均匀性校正的原理，提出了红外光场成像辐射定标模型，分析了响应漂移与非均匀性的关系。接着，设计标准黑体实验，记录两点校正法定标后30 h内的图像数据，对比了相同条件下光场数据和光场成像的非均匀性变化情况。实验结果表明：在10 min~30 h内，光场数据的非均匀性由0.062%增大到0.62%，光场成像的非均匀性由0.024%增大到0.27%。响应漂移对红外光场成像非均匀性的影响受到微透镜阵列渐晕和重聚焦计算的共同作用。重聚焦计算可有效抑制由响应漂移引起的非均匀性增长。

在深空探测中，为了充分利用有限的空间和视场，提出了一台相机同时含有三片线阵TDI CCD思路。为了获得高分辨率、高信噪比的遥感图像数据，针对相机成像链路，分析了影响高分相机信噪比的关键因素，提出了成像系统的串扰模型，并针对各种影响要素提出了改进措施。首先，完全独立设计各个通道，减少通道间的电路耦合。其次，调整垂直转移驱动信号的时间常数，以减小TDI CCD芯片内部的串扰噪声。最后，通过三片探测器物理隔离，减小噪声的近场耦合。对天问一号高分相机进行辐射定标试验，试验结果表明：模拟火星轨道条件，在典型工况条件，太阳高角30度、地面反照率0.2时，TDI CCD全色谱段在积分级数为32级的情况下信噪比即可达到最高115.1倍，满足火星探测的指标要求。

卫星传感器成像参数包括增益、积分级数、行积分时间等，需要在传感器成像前通过地面站指令上注，合理的成像参数设置是获取高质量遥感影像数据的重要前提。本文提出了一种基于气象预测数据的卫星传感器成像参数优化与计算方法，首先，根据成像链路模型，结合气象预测数据中能够较好反映地表状态变化的地表反照率数据，解算目标地物成像时刻天顶辐亮度；然后，利用传感器绝对辐射定标系数解算不同成像参数下对应的图像灰度；最后，根据图像灰度适宜的策略选取合理的成像参数。通过吉林一号视频04星推扫成像模式验证本文提出的算法对全色和多光谱谱段图像信息熵分别提升4.37%~23.71%，采用本文提出的优化成像参数可以有效改善卫星遥感影像的有效动态范围，满足高质量遥感影像数据获取需求。