在当前复杂的战场情况下，军用光电系统需要在各种环境条件下工作，这就要求这些系统的外部光学元件（窗口和整流罩）具有能够在各种苛刻的环境条件下正常工作的能力。根据系统的应用，常用的窗口和整流罩材料有蓝宝石、ZnS、ZnSe、Ge、Si等。另外，还可选择如尖晶石、AlON和MgF2等其它材料。对上述材料的制备技术和应用情况进行了收集和整理，给出了其性能参数，并对其发展趋势进行了预测。

当目标尺度发生变化时，传统的粒子滤波跟踪算法的跟踪窗口尺寸不变，在目标尺寸变化较大时容易丢失跟踪目标。针对这一问题，提出了一种跟踪窗口自适应调整的粒子滤波跟踪方法。该方法依据运动目标区域内粒子到目标中心点的平均距离与目标尺寸的关系，建立跟踪窗口尺寸的数学模型。在两种目标模型上对所建立的数学模型进行了仿真验证。实验结果表明，当目标尺度发生变化时，跟踪窗口能够很好的随目标的尺寸变化而自适应地连续调整，改进后的算法在目标尺寸变化率很大时仍能够稳定跟踪目标。

针对红外偏振与红外光强图像的成像特征差异，提出了一种基于NSCT（Nonsubsampled Contourlet Transform）的红外偏振与红外光强图像的新融合算法。该算法首先采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解，然后对低频子带图像采用局部能量融合规则，融合后再对低频融合图像进行直方图均衡化处理，而对高频方向子带图像采用了模糊逻辑，根据各图像的特征差异来分别选择基于像素、基于区域和加权平均的融合规则，再对得到的各个子带图像进行NSCT重构，从而得到最终的融合图像。通过实验仿真表明本文算法能有效的融合源图像的互补信息，使得该算法在目标识别中具有一定的优势和现实意义。

空间目标红外辐射特性求解的关键是目标表面温度场的确定。以卫星作为研究对象，首先建立了目标表面的热网络平衡方程，然后利用热分析软件Thermal Desktop建立了热分析数值模型，最后调用Sinda/Fluint求解出目标表面温度分布。仿真结果表明，该算法和传统方法相比具有速度快、精度高等优点，为复杂空间目标的红外辐射特性计算提供了有力的技术支撑。

针对红外图像中海天线的特点，提出一种基于图像分割的海天线提取方法。首先通过模板运算对图像进行预处理，以增强海天区域的图像梯度值，然后在竖直方向对图像进行分割，以定位局部海天线，最后用直线拟合法找出海天线位置。实验结果表明，该方法可以快速有效地检测出海天线位置，易于工程应用。

以聚氨酯为基体，叶绿素、铬绿、水等为填料，研制出一种可有效模拟植物反射光谱的近红外伪装涂层。实验结果表明，涂层在近红外波段具有明显的水吸收峰，克服了传统的材料因不含水而无法实现“同谱”的不足；含水量60 wt%时，涂层在300～2500 nm波段呈现出与植物相似的光谱反射特征，相似度高达99%，且符合美军标光谱通道要求，有望成为对抗现代光谱侦察的有效手段。此外，通过FT-IR、SEM等表征手段，简要讨论了涂层组成及微观结构对其光谱性能的影响。

非均匀性校正是提高红外图像质量的主要方法之一。针对传统的多点校正方法运算量大、实时性能差等缺点，提出多点实时压缩校正新方法，该方法将校正曲线相同或相似的不同探测单元归为一类，并将归类后的校正曲线的映射表存储在查找表中，校正过程中仅对查找表中的数据进行实时读取。实验结果表明：该算法计算量小、校正速度快，更加适合硬件实时实现。

运用第一性原理的超软赝势方法研究了Si晶体中自填隙形成的多种缺陷对体Si电子结构和光学性质的影响。理论计算表明，缺陷使体Si材料的晶格常数、体积、电学和光学性质等产生了不同程度的改变，空位缺陷导致Si晶体材料吸收光谱红移。

介绍了无热化在红外光学系统中的作用和意义，分析了温度对光学参量的影响，探讨了无热化设计方法及光学被动式无热化基本原理。设计了一种用于320×256制冷型探测器光学被动式无热化中波红外光学系统，镜筒材料采用钛合金，光学材料为硅、锗和硒化锌组合消热差。该系统在－50～70℃温度范围内，最大离焦量小于1倍焦深，空间分辨率17 lp/mm处，光学调制传递函数（MTF）值大于0.7，比较接近衍射极限，探测器单像元内能量集中度大于84%。分析结果表明：该系统具有良好的成像质量和无热效果。

介绍了一种高分辨率红外双视场光学系统设计，该光学系统采用二次成像的光学结构形式和切换式的视场变倍方式，该系统工作波长为3～5 μm，F数为2，变倍比为4倍，采用了像元尺寸15 μm的制冷式640×512高分辨率红外探测器。设计结果表明，双视场模式下均可获得较好的光学性能，最后给出了系统的了冷反射和公差分析结果。