热成像仪由于工作环境较为恶劣，且自身发热量较大，容易导致热像仪光轴发生热偏移，严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性，以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象，研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况，并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统，获得与试验数据一致性较好的有限元模型；以此为基础，采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术，以刚度最大化为设计目标，以体积分数为约束，对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出，优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″，减小了44.7%，折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″，减小了45.1%，极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后，将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试，热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad，下降了26.2%，低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad，下降了39.0%，证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性，为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。

发射率设定对红外热像仪测量结果的准确性具有决定性的影响，必须在测温前进行准确标定。首先通过热电偶标定试验研究了发射率设定对红外热像仪测温精度的影响。其次通过析因实验分析了设定发射率的影响因素。最后通过正交实验研究了各因素对设定发射率的影响程度，并进行了经验公式拟合和实验验证。结果表明：对于SiC_p/Al复合材料，设定发射率在被测温度500 ℃前后有很大的差异，被测温度超过500 ℃时，采用推荐值作为设定方法则会产生较大误差。在[0°，45°]范围内测量角度对设定发射率几乎没有影响，但温度、表面粗糙度和观测距离都会影响设定发射率。多项式拟合获得的设定发射率经验公式预测结果的最大误差为2.76%。

不同于传统的离散光谱测温，热像仪测温的实质是一种在一定波段范围内的基于探测器光谱响应的连续光谱测温。除了目标的发射率会影响热像仪所测温度与真实温度的关系外，反射的环境辐射也是热像仪测温结果的重要影响因素。目前的热像仪测温精度研究在对目标反射环境辐射的处理中，大都把环境辐射看做是均匀入射的或者是把目标看做了镜面反射体，这样做虽然可以大大简化模型，但是却远远不符合实际情况。针对这一现状，利用辐射度学原理和热像仪探测器的光谱响应特性，建立了在环境辐射非均匀入射条件下的热像仪对漫射目标的测温模型，结果表明：环境辐射对热像仪测温的影响，除了与目标的反射率和环境辐射源的温度有关外，还与环境辐射源对目标所张的投影立体角有关。根据所得模型，分析了热像仪测温的影响因素，重点对几种典型环境辐射条件下对热像仪测温的影响进行了定量计算和分析，并进行了实验验证。相关结果一方面可以为热像仪测温设计提供参考，另一方面可以为复杂环境条件下热像仪测温与真实温度的误差估算提供理论依据。