对碲镉汞液相外延(Liquid phase epitaxy, LPE)石墨舟进行了数值模拟，计算了石墨舟温度场分布。通过在母液周围加入石英框，分析其对温度场的影响，得到了石英框壁厚与温度分布的关系。模拟发现，在母液周围加入石英框结构，可以提高外延生长界面温度场均匀性。最后，将分析结果与实验相结合，进行实验验证，成功降低了边界效应对碲镉汞薄膜的影响，外延生长出厚度极差 ..为1.4 .m、组分极差 .x不超过 0.002的长波碲镉汞薄膜。

空间遥感相机在轨运行时由于空间环境的变化，会产生不同程度的离焦。针对某高分辨率空间相机光学系统的特点以及焦深，设计了一套蜗轮蜗杆传动驱动偏心凸轮的调焦机构，详细分析了调焦机构的精度，分析结果表明：调焦机构的定位精度为 0.0042 mm，焦平面组件的倾斜量为 5.31.，满足光学系统的要求。最后，建立了工程分析模型，并对其进行了模态分析。结果表明：调焦机构的一阶模态为 176.56 Hz，高于相机的基频，满足设计要求。因此，所设计的调焦机构能够保证高分辨率空间光学遥感器在复杂工况下的成像质量。

红外辐射在进入导引头探测视场之前经过大气传输的消光作用，尽管在大气透过率较高的 3～5 .m以及 8～12 .m，大气传输带来的影响仍旧不能忽视，本文综合试验经验，确定影响传输的主要因素，结合 MODTRAN软件，对于主要影响参数的影响作用进行分析评估，建立关系曲线，分析不同参数对红外辐射大气传输影响的变化规律，为后续导引头极限条件下使用和性能参数研究打下基础。

采用同心球镜及微相机阵列成像系统设计是解决传统光学中大视场与高分辨率之间相互制约关系的有效手段之一。介绍了一套同心球镜微相机阵列的成像系统，通过拼接微相机阵列采集的图像，实现大视场高分辨率成像。在获取整个图像的过程中，实现多幅子交叉重叠的图像拼接是微相机成像系统关键技术之一。针对亿级像素多幅子图像拼接算法复杂、运算量大的问题，分析了 SURF、BRISK算法的优缺点，设计了一种 SURF与 BRISK相结合的图像拼接算法，在 SURF基础上引入 BRISK描述符，利用选取的像素点对生成二进制的描述符序列。经测试，该算法在保证成像质量的情况下，大幅减少了计算量，加快了计算速度，有一定的工程应用价值。

利用引导滤波的边缘保持特性及梯度保持特性，提出一种基于自适应引导滤波的子带分解多尺度 Retinex红外图像增强算法。首先利用自适应引导滤波对光照分量进行精确估计，生成光谱不重叠的 Retinex子带，然后对各个子带进行自适应增强，最后将各个增强后的子带加权融合。实验证明，该算法可有效消除光晕现象及凸显红外图像细节。

为了实现天基红外遥感图像中的弱小目标检测，抑制复杂的结构背景，提出了二维空域廓线法。算法以一维时域廓线目标检测理论为基础，将其扩展到二维空域，应用于单帧目标检测。采用二维空域廓线可以获得背景估计，用原始图像减去背景图像可获得包含目标的前景图像。将本文算法与现有的单帧目标检测算法相比，可获得更大的 ROC曲线面积，表明提出算法优于同类算法。

特定目标或场景红外中、长波成像亮度差异较大，导致图像融合难以在灰度域取得较好效果，而彩色融合则可以有效地解决该问题。本文结合红外中、长波成像特点，对两种经典彩色融合算法进行了改进：通过引入相应的清晰度评价机制，实现对融合决策的优化。实验结果验证了改进算法的有效性。

针对传统可见光图像与红外图像融合存在显著性信息保留不完整的问题，本文提出了一种新的自适应加权平均融合算法。首先，该方法通过非下采样轮廓波变换将源图像分解为不同尺度、不同方向的高低频分量。然后，针对低频分量的特点提出了一种基于显著性的自适应加权平均融合规则，用于保留源图像中的重要信息。对于高频分量，本文采用绝对值取大的融合策略。最后，根据融合后的高低频分量重构出最终的融合图像。实验结果表明，本文算法与传统融合算法相比，在主观视觉和客观指标上都具有优势。

基于红外图像和可见光图像在有雾天气下退化过程中的相似性，可以使用大气散射模型对红外图像进行图像复原。但是图像在去雾复原处理后常常会有对比度低，细节不明显的特点，不利于人眼直接观察。针对这一情况，使用 Retinex对去雾后的图像进行对比度增强。经过这两个算法处理后可以提高红外图像的对比度，突出其细节，提高其信噪比，并且具有良好的视觉效果。对算法的改进可以在计算处理速度和算法处理的效果上找到一个平衡点，为后期的嵌入式平台实现实时的视频去雾打下基础。

针对现有图像分割算法存在分割效果不佳及耗时长等缺点，提出了一种二维 Otsu法红外目标阈值分割算法。根据局部邻域熵引入图像背景因子来对图像进行预分类，并采用最佳阈值与类内与类间方差的归一化处理对图像进行图像分类；最终通过约束阈值的搜索范围，来提高算法的准确性与稳定性。实验结果表明，该方法能够对不同类型的图像进行有效的图像分割同时保持较高的编码效率，与其他算法比较，该算法的图像分割效果及消耗时间具有一定的优势。

压缩感知理论提供了一种全新的信号获取方式：引入信号的稀疏性，利用少量观测值，通过重构算法实现信号的高精度重构。构建快速、稳定的重构算法是压缩感知理论的主要研究方向之一。为了解决子空间追踪算法依赖于稀疏度的先验信息和重构质量较差的问题，提出一种改进的自适应子空间追踪算法。算法在选择原子的过程中，引入弱选择标准自适应地选择初始候选集，接着通过正则化过程对初始候选集中的原子进行筛选，算法在选择最终支撑集过程中，可以自适应调节支撑集原子个数。应用一维随机信号和二维图像进行重构实验，测试算法的稳定性、重构精度和重构时间，与正交匹配追踪算法、子空间追踪算法、正则化正交匹配追踪算法和稀疏度自适应匹配追踪算法进行对比实验，实验结果表明所提算法可以实现信号的高精度重构，重构稳定性和重构精度与同类算法相比有明显提升。

为了提高红外热像仪的测温性能，以黑体辐射图像为基准，研究了噪声对红外热像仪测温的影响。首先，分析了室内背景下红外图像中噪声的来源和组成，主要包括高斯噪声和椒盐噪声。接着，建立了红外测温实验系统，获取标定时的黑体辐射图像和实际测温图像。然后，对黑体图像采用人工加噪的方法，研究不同噪声参数和传统降噪方法处理后对测温性能的影响，得到了不同噪声参数及降噪方法对测温性能的影响规律，在传统降噪方法的基础上提出了改进均值法并进行实验验证。最后，将改进均值法应用到室内实际测温的图像上。实验结果表明，改进均值法处理后，温度均方差减小为 0.32，测温误差减少了 1.69℃。效果优于传统降噪方法，改善了红外测温性能。

在岗检测是现代安防领域中视频分析的一个重要研究方向，应用领域非常广泛。本文设计并实现了一种嵌入式人员在岗检测系统，为了提高此嵌入式系统的运行速度，提出了改进的人脸特征点检测方法；并且为了提高系统的检测准确率，建立了一个近红外人脸样本库。该系统通过近红外摄像头采集实时图像，然后进行人脸特征点检测，获取被检测人的面部信息。根据违规行为判断准则，判断当前是否出现违规动作并且发出警报。实验结果表明：在规定条件下，系统的人脸特征点检测准确率达到了 95%，针对两种异常情况的检测准确率也都超过了 94%，具有良好的实时性能。

涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术。针对金属疲劳裂纹生热研究不深入的问题，本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象，搭建了涡流脉冲热像检测实验系统，并建立了涡流脉冲热像有限元模型，分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律。研究结果表明：在红外热像中，同一时刻越靠近裂纹根部的位置，温升的最大值越大；在激励过程中，裂纹区域的温升逐渐升高，当激励结束时，裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势，并且呈现先迅速后缓慢的下降速度。进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响。