针对手持热像仪较普通热像仪的特殊要求，设计了一种适用于手持热像仪长波双视场望远镜系统，该系统变倍比为2.5 倍，采用ZOOMING 型轴向移动变倍方式，采用一片透镜即可实现变倍、调焦及温度补偿功能。优化了系统光机电设计，符合手持热像仪高性能、高集成、小型化、轻量化的要求，并通过了工程实际应用及外场验证试验。

针对传统红外图像盲元检测方法采用固定检测阈值和不能兼顾全局非均匀性的问题，提出了一种基于曲面拟合的盲元检测方法。首先分析了有效像元和盲元在灰度分布三维图上的显著差别，进而提出整幅本底图像的曲面拟合方法，然后用拟合后的曲面值作为比较基准运用3σ原则进行盲元检测。使用拟合后的曲面值替代固定基准能够消除探测器响应非均匀性对盲元检测的影响，提高盲元检测的准确性和有效性。进一步开展了验证实验和比较实验，实验结果表明该方法比直接运用3σ原则法检测精度更高、更有效。

针对红外图像中多弹迹点检测精度不高的问题，对红外图像中弹迹点的特性进行了分析，提出了一种基于局部特性对比的多弹迹点检测算法用于有效检测红外图像中低信噪比条件下的多弹迹点。该方法利用同态滤波和中值滤波两种综合滤波方法减少光照不均的影响，提高图像信噪比。然后根据弹迹点在红外图像中自身的局部特性，采用局部特性对比并结合边缘检测精确检测弹迹点位置。从理论上分析了检测算法的有效性，并通过仿真实验与其他检测方法进行了对比。实验结果显示，本方法能够在低信噪比条件下有效检测出红外图像多弹迹点，与基于Top-hat 和基于局部均值等方法相比，检测准确度更高，鲁棒性更好。

在涡流脉冲热像技术中，高频涡流瞬时加热被测物体时，不同区域的热响应会发生混叠现象，这势必影响缺陷区域热响应信号的判别。本文以红外图像序列为观测信号，建立热响应信号的混叠模型；其次，利用不同区域的热响应彼此独立的特点，开展了基于主成分分析的盲源分离数据处理方法研究；最后，建立仿真模型研究了不同区域的热响应形态，采用了基于混叠向量和峰度系数定量分析主成分强化的区域。实验结果表明该方法能够实现不同生热区域的盲源分离，为缺陷的特征提取和识别提供了理论支撑。

基于视频图像的运动目标检测，是根据目标的像素特征来判别出相对于背景运动的目标，当图像背景动态变化时，将难以区分背景和运动目标的像素特征，易造成检测错误。复杂背景下的运动目标检测是一大难点，目前主流的运动目标检测算法在背景灰暗、水面波动、气流颤动等复杂背景干扰下，难以准确地检测出运动目标。针对上述问题，提出一种自适应复杂背景干扰的运动目标检测算法，采用新的前景判断和背景模型更新方法，同时设计了一种创新型自适应阈值更新方法，当视频背景变化时，自动更新阈值。该算法增强了对复杂背景、镜头抖动的抗干扰能力，通过各种视频测试，背景点检测正确率达到0.9958，前景点检测正确率达到0.8012，极大提高了前景检测率，而且该算法满足高实时性要求，对复杂背景下的运动目标检测有显著效果。

针对非制冷红外焦平面探测器面阵规模较小，难以获取大尺度红外图像的问题，提出一种基于低秩矩阵恢复和邻域嵌入的单幅红外图像超分辨方法。利用低秩矩阵恢复算法学习出相似矩阵潜在的低秩分量，对恢复的低秩分量进行邻域嵌入以获得初始的超分辨估计值，再通过全局重建约束，最终获得超分辨结果。大量仿真实验结果表明，本文算法重建的图像无论是定量计算还是定性分析都获得较好的超分辨结果，该方法既保证重建的高分辨率图像均匀区域的一致性，又保留了图像的细节信息和边缘轮廓的完整性。

红外图像信噪比和对比度较低、缺乏颜色纹理信息、目标周围有光晕效应、边缘模糊，这些缺点对红外图像中人体目标检测提出了挑战。本文对复杂环境下红外图像序列中运动人体目标检测技术进行研究。首先采用基于改进的混合高斯模型（Gaussian mixture model，GMM）的背景减除法对人体目标进行分割，通过多个带有权值的高斯过程来描述复杂变化的背景，对模型个数、权值、学习率进行更新。然后对分割得到感兴趣区域（Region of interest，ROI）采用融合边缘方向累加和特性的梯度方向直方图（Accumulation of oriented edge and histogram of oriented gradient，AOE-HOG）进行特征描述，利用支持向量机（Support vector machine，SVM）实现对人体目标分类检测。实验表明，本文算法能够在复杂场景下正确检测出人体目标，对于多目标距离较近甚至有部分粘连的情形，也具有较好效果。

结合非下采样剪切波变换域三变量阈值滤波和多分辨引导滤波，本文提出一种去除高斯白噪声的图像去噪的有效方法。在非下采样剪切波变换域中，以三变量非高斯模型对方向带通子带系数间相关性进行建模，采用最大后验估计理论推导出三变量收缩阈值函数。此外，对低频子带系数采用多分辨引导滤波进行平滑处理，以达到更好的噪声抑制效果。实验结果显示，本文所提去噪方法可以有效抑制噪声同时保留更多的图像细节信息，与其他滤波算法相比，该去噪算法可得到更高的客观数据及更好的视觉效果。

红外弱小目标的自动检测是光电火控系统、红外导引头等**装备中的关键技术之一。本文针对复杂海杂波背景下低信噪比目标检测问题，结合SURF 特征描述符，提出了一种基于自动聚类分割的弱小目标检测算法。该方法首先利用SURF 算法计算出红外图像中的兴趣点，并将多帧的兴趣点投影到一帧中形成累积图。由于目标在红外序列中的连续性，目标点会在累积图中进行聚集；然后使用改进的快速聚类分割算法自适应的检测出疑似目标；最后根据目标类具有的大小约束与线性约束先验信息，从海杂波中区分出所需的弱小目标。大量仿真实验及实物验证表明，相比于其他现有算法，本文提出方法在处理具有较低信噪比/杂波比的视频下的弱小目标时可以获得较好的检测性能，同时该方法的实时性强，可在多项式时间复杂度下得到最优检测目标，适合工程应用。

针对**装备的红外隐身，讨论了隐身效果评估的基本方法，从辐射温差、斑点暴露尺寸、探测概率和目标红外能见距离几个方面进行了分析，对以往的公式进行了修正。

微通道板（简称MCP）是决定像增强器信噪比的关重件，MCP 的噪声因子是对MCP 噪声特性进行评价研究的主要参数。通过对不同材料、不同腐蚀工艺、不同烧氢工艺制备的MCP 以及不同工作条件下MCP 的噪声因子进行测试分析，研究不同制备工艺、不同工作条件下MCP 的噪声特性，最终得出了最优噪声性能的MCP 制备工艺和工作条件，结果表明采用B 材料，采用混合类腐蚀液腐蚀工艺，尽可能长的烧氢时间，可获得较低噪声因子的MCP，同时适当增加入射电子能量和微通道板工作电压以改善通道板噪声特性，提高像管成像质量，这些研究成果为进一步降低MCP 噪声因子提供了理论和工艺指导。

红外显微热成像系统基于红外热成像、红外图像处理和光学显微技术，能够分析微小物体或局部细节的温度变化，具有无损检测、灵敏度高等优点。对红外显微热成像系统的研究背景进行了概括，介绍了它的基本原理和系统组成，总结了红外显微热成像系统的研究现状及其在微电子器件检测、医学诊断、科学实验研究等方面的应用进展，对其存在的问题进行了分析，并且展望了红外显微热成像系统的未来发展趋势。

被动毫米波成像是公共安全检查的一个重要发展方向，目前国内外主要集中在纯反射系统的多元探测成像，以及采用透射形式的阵列探测成像两个领域。本文采用单点探测加扫描的形式，设计完成一套低成本近场被动毫米波成像系统，实现探测距离1.5 m、成像范围1.2 m×1.2 m、空间分辨率优于1.5 cm。该系统可应用于各公共检查场所，实现非接触式安全检查。

当前，如何实现高效的主被动三维影像生成技术是遥感应用中的一个研究热点。由于激光雷达-光学CCD 的三维影像生成算法具有数据量大、处理复杂的特点，为实现其高效实时的应用需求，本文利用TMS320C6678 多核DSP 开展了并行处理技术方面的研究。并针对两种主流并行模型（主从模型和数据流模型），分别进行了三维影像生成算法的并行设计。最后，依托开发平台进行测试分析，总结论证了两种主流模型的设计要点与适用情况，为多核DSP 在实际应用中的资源高效利用提供了思路。

红外探测器作为星载偏振探测载荷的核心部件，用于实现短波红外波段辐射偏振信息的光电转换。为保证应用性能，需要对探测器进行精密温控，保证其工作在较低且稳定的温度以降低探测器热噪声和暗电流。本文介绍了一种红外探测器温控系统，采用FPGA 控制完成温度信号的采集并输出控制信号，数模转换器控制三极管驱动电流完成半导体制冷器的驱动，采用Bang-Bang 和PID 复合控制算法完成探测器的精密温控，测试结果表明，温控精度优于±0.1℃，温度稳定时间小于6 min，可将探测器在较短的时间内控制在目标温度范围内，为实现短波红外波段的高精度偏振信息测量提供保障。

在空战场协同攻击中，常涉及到多传感器协同探测及跟踪，由于目标的出现与消失具有随机性，所以在协同中既要考虑已有目标的跟踪，更要重视新生目标的及时探测和捕获。为此，建立了新生目标的探测概率模型，并阐述了不同传感器联盟对新生目标的探测能力，依据后验克拉美-罗下界（Posterior Cramer-Rao Lower Bound，PCRLB）对已跟踪目标组建传感器联盟，利用二值粒子群优化（Binary Particle Swarm Optimization，BPSO）算法及PCRLB 研究基于动态联盟的多传感器协同探测与跟踪方法。仿真表明，该方法跟踪精度较高，误差小且稳定。