紫外光电倍增管是紫外告警系统和紫外光通信的关键探测器件，紫外微通道板型光电倍增管具有高灵敏度、高增益、高分辨率、低噪声等特点，且体积小、耐冲击与振动，但国内紫外光电倍增管起步较晚，产品技术性能薄弱，故紫外微通道板型光电倍增管的研制及性能研究迫在眉睫。本文中的紫外微通道板型光电倍增管采用端窗式结构、MgF2 材料作为光窗、Cs2Te 阴极作为光电转换阴极，可实现200 nm～300 nm“日盲”紫外波段的探测，倍增极使用高增益双通道板叠加结构，在电压较低的情况下可以实现约5×106 倍增能力，从而提高了紫外光电倍增管的单光子探测能力。文中简要介绍了紫外光电倍增管的应用以及同种管型国内外的发展现状，研究紫外光电倍增管的测试方法，对自主研发的光电倍增管进行了性能评估和数据分析。结果表明，紫外微通道板型光电倍增管阴极辐射灵敏度较高，同时对单光子具有较好的响应，相对国外同类型的产品，具有高增益、高峰谷比、高分辨率等优点。

红外地球敏感器是卫星控制分系统的重要姿态测量部件，提供卫星相对于地球辐射圆盘俯仰和滚动方向的姿态信息。为进行新一代微型红外地球敏感器研制，开展了基于FPGA 的微型红外热电堆探测器空间应用研究，介绍了红外热电堆技术，采用探测器技术指标，对探测器的圆环效应、温度补偿、响应补偿、非均匀校正、盲元处理进行了研究，实现了红外地球敏感器图像处理系统的方案设计与FPGA 设计。测试结果表明，姿态测量偏差小于0.2?，基于FPGA 微型红外热电堆探测器设计，能够应用于卫星姿态测量，具有小型化、低功耗、低成本特点，具有替代传统机械扫描式红外地球敏感器潜力，具有广阔的应用前景。

针对短波红外焦平面光谱仪传统曝光方式在一大类应用场景中的不足之处，提出了一种提高短波红外焦平面光谱仪成像信噪比的均衡曝光技术：即给予焦平面上不同光谱维以不同的积分时间来提高整个焦平面的成像信噪比。实验系统包括中科院上海技术物理研究所自主研制的短波红外焦平面探测器、探测器驱动电路、信号采集与处理电路、上位机软件等。实验对比了3.31 ms、5.76 ms、8.22 ms、10.68 ms、13.14 ms 这5 档积分时间的信噪比及其对比，经过测试，在忽略驱动及读出电路噪声的情况下，实验值与理论值接近，该技术有效提高了红外光谱仪成像信噪比。

目标检测与跟踪是机载光电设备至关重要的功能模块，其检测跟踪的性能直接关系到目标感知的精度。近年来基于Siamese 网络的改进跟踪算法在各种挑战性的数据集上取得了优异的效果，但大多数改进算法采用局部搜索策略，无法更新模板，且模板会引入背景干扰，最终因跟踪点漂移导致跟踪失败。为了解决这些问题，本文提出了一种结合目标边缘检测的改进全连接Siamese 跟踪算法，该算法利用目标的轮廓模板代替边界框模板，减少了背景杂波的干扰；同时，在Siamese 网络的基础上增加了一路改进tiny-YOLOv3 目标检测网络，利用K 均值聚类找到最合适的锚框（anchor box），引入了扩张模块层来扩展感受野，增加了系统的抗遮挡能力，提高机载光电设备的目标捕获概率。在基准测试数据集以及挂飞数据集基础上的仿真测试性能表明本文提出的改进模型特别适合机载光电设备在跟踪与重捕复杂环境下的运动目标，在长期跟踪中能够更好地适应目标的变形和遮挡，提升系统响应时间与适应性。

电力金具是输变电工程的关键部件，在温度、风沙等环境因素作用下，因结构缺陷会导致电晕放电，最终影响输变电线路的安全运行。基于电晕试验工作平台，采用图像融合和图像处理技术，对放电光斑进行特征提取和状态评估。研究结果表明：光斑面积与放电量呈线性关系；电力金具放电阶段由电晕阶段，历经小电弧阶段，最终发展到强烈火花放电阶段；当增益为70%，观测距离为10 m时，3 个阶段的放电光斑面积分别约为1000 像素、5000 像素和10000 像素；根据紫外图像特征，电力金具的状态评估分为无缺陷，一般缺陷，严重缺陷，紧急缺陷4 个状态。该研究成果为电力金具安全评估提供技术支撑。

多点定标法校正精度较高，但需要选择合理的标定点才能达到理论的校正效果。本文提出了一种用于选择多点法标定点的算法。算法将残差作为选择标定点的判定条件，自适应地在焦平面响应曲线上确定标定点。探测器采集的原始图像经本文算法校正后图像的响应率不均匀性为0.31%，与传统的均匀分段多点法相比减少了约31%，多点法的校正精度得到了明显提高。

为了提升实际作战环境下目标检测识别的性能，本文提出了一种基于红外显著性目标导引的改进YOLO（You Only Look Once）网络的智能装备目标识别算法，该算法利用红外图像提供目标可能的位置引导可见光图像中的深度自主学习，提升检测与识别的实时性。改进YOLO-V3 识别网络是以Darknet-53 为基础网络架构，利用Dense Net 代替具有较低分辨率的原始转移层，同时采用分类网络预训练、多尺度检测网络训练等措施增强特征传播，复用和融合的性能。仿真实验结果表明，本文提出的模型可以有效地提高现有目标检测与识别的性能。

夜间环境下人车的检测与识别在自动驾驶，安防等领域具有重要意义。本文提出使用性价比较高的低分辨率红外热成像摄像机拍摄的图像来进行夜间的人车检测与识别，并根据图像独特的性质对Faster RCNN 网络进行了优化。增加多通道卷积层来适应热成像图像的灰度特性。使用全局平均池化层来适应较少的图像及类别数量，增加批标准化层来防止加深加宽网络后可能出现的梯度消失或爆炸。使用在城市夜间环境中采集的2000 张低分辨率热成像图像对网络进行训练与测试，平均准确识别率达到71.3%。相比于传统的检测手段，本组合方法在真实的场景中取得了较好的识别效果，同时提升了准确识别率，有效解决了夜间环境下人车检测与识别的问题，鲁棒性及应用价值较强。

非下采样剪切波变换（NSST）域中低频子带的融合需要人工给定融合模式，因此未能充分捕获源图像的空间连续性和轮廓细节信息。针对上述问题，提出了基于深度卷积神经网络的红外与可见光图像融合算法。首先，使用孪生双通道卷积神经网络学习NSST 域低频子带的特征来输出衡量子带空间细节信息的特征图。然后，根据高斯滤波处理的特征图设计了基于局部相似性的测量函数来自适应地调整NSST 域低频子带的融合模式。最后，根据NSST 域高频子带的方差、局部区域能量以及可见度特征来自适应地设置脉冲耦合神经网络参数完成NSST 域高频子带的融合。实验结果表明：该算法QAB/F 指标略弱于对比算法，但SF、SP、SSIM 以及VIFF 指标分别提高了约50.42%、14.25%、7.91%以及61.67%，有效地解决了低频子带融合模式给定的问题，同时又克服了手动设置PCNN 参数的缺陷。

非均匀性校正精度是空间红外相机图像质量的一项重要指标，采用像元级双增益时间延迟积分（Time Delay and Integration，TDI）红外探测器得到的图像，其校正精度与图像数据重构之后的线性度直接相关。分析了红外TDI 探测器像元级双增益成像时探测器输出信号的特点，在此基础上提出基于辐射定标的方法，精确得到探测器每个像元高低增益输出值之间的等量关系，确定每个像元的数据重构系数，提高重构之后的全动态范围内探测器信号的线性度，从而提高红外图像非均匀性校正精度。实验室测试数据验证结果表明，基于辐射定标的高精度线性重构方法，将红外图像的非均匀性校正精度由4.1%提高到1.2%。

红外光强与偏振图像融合能够更全面地描述探测场景的特征，有利于后续的处理工作。本文提出基于混合l0l1 层分解的红外光强与偏振图像融合算法，首先，利用混合l0l1 层分解对红外偏振与光强图像进行多尺度几何变换；接着，对于低频特征子带图像采用指数局部高斯分布相似度作为红外偏振低频图像融合权重，并将其注入红外光强低频图像中；然后，对于高频子带图像利用局部空间频率和局部能量进行融合，并用主成分分析将两类特征融合图像进行合成，获得高频融合图像；最后，通过重构获得最终融合图像。通过实验对比，本文算法融合结果能够较好地融合两类图像间的互补特征，显著提升融合图像质量。

针对红外传感器成像信噪比低且易受噪声、背景杂波干扰的问题，本文提出了一种基于最大中值滤波与Hough 变换的红外弱小目标检测方法。该方法首先对序列图像中的每一帧进行最大中值滤波，滤波输出与原始图像相减用以预测目标可能出现的区域。对于目标可能出现的区域使用均值滤波，反之则使用最小值滤波来抑制背景结构。然后将滤波后的序列图像直接叠加得到合成图像，采用有灰度权重的Hough 变换实现弱小目标的轨迹检测。实验结果表明该方法可以实现对信噪比接近1 的弱小目标的检测。同时，背景的运动对该方法的检测效果没有显著影响。

归纳总结了现阶段国内外微型近红外光谱仪的发展现状，并对其原理结构以及优缺点进行阐述分析。最后对微型近红外光谱仪的发展前景进行了展望，微型近红外光谱仪在特定领域提高专用性的同时依然会朝着高信噪比、高分辨率、高稳定性、以及新材料、新工艺方向发展。

在军用红外技术的早期发展阶段，欧美基于热成像系统关键部件的通用化形成了通用组件概念。通用组件虽然减少了工程上选择不同技术方案的余地，但是降低了热成像系统的研发成本和使用维护费用，有利于批量生产。美国以一代通用组件为基础形成了SADA 系列组件，在SADA 基础上推出的水平技术集成（Horizontal Technology Integration，HTI）项目，实现了军用热像仪的批量生产和装备。介绍了欧美通用组件技术的发展历史和现状。随着探测器、微电子等相关技术的发展，通用组件已经从原来的Common Module 转变为Module。

随着现代红外技术的不断成熟和日臻完善，直埋热管道面临的红外侦察监视和制导**的威胁日益增大，为此必须加强直埋热管道的热红外伪装技术研究。本文利用传热学原理，通过建立直埋热管道温度的数值模型，分析了管道埋深、冷热流体混合和包覆保温材料等措施对热红外伪装效果的影响，分析结果对直埋热管道的热红外伪装设计具有重要的参考价值。