航空发动机燃烧过程中，OH*、NO*、NH*等激发态自由基伴随着紫外波段的微弱自发光，且随燃烧的进程而快速变化。紫外像增强器最高具有百万倍电子增益、纳秒量级快门，可以实现紫外波段燃烧流场瞬态结构的捕获，为定量化测量、阐释燃烧特性随多物理参数的变化规律奠定基础。本文总结紫外像增强器在航空发动机燃烧光学诊断中的应用，包括针对OH*自发光进行成像的被动光学诊断技术、利用激光激发OH成像的主动光学诊断技术等。最后，结合新型航空发动机高时空分辨探测的要求，指出紫外像增强器在燃烧诊断中的发展方向。

电子轰击型有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor, EBAPS）是一种电子轰击型的数字化微光器件，低功耗、高灵敏度、适用于极低照度探测。本文从EBAPS原理出发，以传感器阴极、阳极内部结构为着手点，阐述EBAPS从光信号输入到数字图像输出的工作过程，分析EBAPS光学系统的结构特点，结合Intevac公司系列EBAPS产品综述EBAPS的发展迭代与应用。最后，总结影响EBAPS传感器性能的各方面因素并展望器件的发展趋势。

电子轰击有源像素传感器（electron bombarded active pixel sensor，EBAPS）是新型的真空-固体混合型数字微光夜视器件。闪烁噪声是影响EBAPS分辨力和成像质量的关键因素，然而，目前EBAPS闪烁噪声的测试研究不足。为此，本文首先开展EBAPS闪烁噪声测试方法研究，使用连通域检测算法筛选高亮噪点区域，提出异常像素点自适应中值替代的离散系数测试方法，在此基础上研制了EBAPS闪烁噪声测试系统，采用离散系数和高亮噪点数量作为闪烁噪声的表征参数，驱动EBAPS将不同测试条件下采集到的图像数据传输至上位机进行噪声处理与分析，测试结果表明：合适的测试照度为1.27×10^－3 lx，高亮噪点数量在－1000~－1300 V范围内数量较少，－1300~－1500 V时高亮噪点数量则明显提升。离散系数和连通域数量重复度均在3%以内，验证了测试系统的稳定性，为国产EBAPS闪烁噪声测试提供有效手段。

随着图像传感器的发展，图像传感器需要探测更多维度的图像信息。为了解决偏振单元无法在低照度条件下成像的问题，设计了一种新型偏振-微光结构，新型结构单元的引入可以大幅度提高器件在低照度微光条件下的成像质量。完成了偏振-微光结构的工艺制作，同时利用多次高能离子注入及高温退火形成鞍形p型纵向抗晕结构，实现了EMCCD器件的光晕抑制。最后对器件成像性能进行了分析，器件在10^－2 lx量级环境照度下成像质量几乎不下降，同时也能够获得足够的偏振信息，实现对目标的偏振探测。此新型偏振-微光结构能使图像传感器在低照度微光条件下完成对目标的多维度信息探测。

在基于Retinex分解的低照度图像增强算法中，通过同时估计反射层和亮度层进行反射层恢复是一种流行且有效的方法，但算法结构较为复杂，实现难度大。这是因为恢复反射率是一个约束优化问题，不能用简单的优化技术来解决。本文提出了一种细节显著性估计方法，可以利用简单的梯度下降优化技术从图像中恢复出反射层。该方法是基于我们所提出假设——暗区域近似（dark region approximation, DRA）：由于低照度图像暗区域中的光照很弱，因此将其忽略不计，即将输入图像中暗区域的灰度分布直接近似为反射层。首先利用高斯场准则构建目标函数，通过基于DRA的Retinex模型估计细节显著层；然后用拟牛顿法求解该无约束优化问题；最后，从细节显著层中恢复出反射层作为最终增强结果。实验结果表明，与现有同类方法相比，我们的方法在增强效果和计算效率方面都具有优势。

为了弥补信噪比无法在二维空间上准确定位分析像增强器闪烁噪声特性的不足，本文针对像增强器闪烁噪声特性设计了一种基于离散系数与Harris角点检测的微光像增强器闪烁噪声测试方法。本方法采用基于Gsense400BSI CMOS图像传感器的高帧频图像采集系统实现与像增强器荧光屏余晖时间相匹配的闪烁噪声图像采集。通过对连续多帧采集到的图像进行像素级离散系数计算，热点图实现可视化，与Harris角点检测算法能够准确分析像增强器荧光屏各区域内的闪烁噪声情况并准确标记荧光屏上的高亮噪点。实验结果表明，该方法能够实现像增强器闪烁噪声的二维分析与定位，从而为像增强器性能优化以及噪声特性测试提供技术支持。

微光环境下CMOS相机拍摄的图像存在对比度低、噪声大和细节模糊等问题，目前的增强算法虽然可以提升图像亮度，却没有考虑保留原始图像的细节信息，为此，本文提出了一种细节保留的微光图像增强方法。首先，使用自适应滤波器对原始微光图像中的每个通道进行处理，以改善噪声对图像的影响。然后，通过滤波后的图像得到细节层和基本层，其中细节层用于保留图像的纹理，基本层则用于增强图像的亮度。细节层的求取通过粗照度和光照分量得到，而基本层亮度增强则使用Alpha算法融合原图、伽马校正结果和伽马先验校正结果得到。最后，将细节层和基本层的亮度通道进行融合，以获得增强后的图像。实验结果表明，经过细节融合处理后的图像，其平均梯度与信息熵均实现了显著提升。此外，与选取的5种方法相比，SSIM指标均高于其他算法，表明本文方法增强后的图像失真小。同时，在BRISQUE和PSNR指标上均取得了较好的效果。

昆明物理研究所突破了ϕ150 mm碲锌镉单晶定向生长技术，实现了100 mm×100 mm碲锌镉衬底的小批量制备，位错腐蚀坑密度（EPD）≤4×10⁴ cm^－2，沉积相尺寸小于5 μm、沉积相密度小于5×10³ cm^－2。突破了大尺寸碲锌镉衬底表面处理以及大面积富碲水平推舟液相外延技术，实现了100 mm×100 mm大尺寸短波、中波碲镉汞薄膜材料的制备，薄膜表面质量优异，厚度极差优于±1.25 μm，组分极差优于±0.0031，是目前国际上报道的最大面积碲锌镉衬底基碲镉汞薄膜材料。该材料为10k×10k及以上亿像素规模红外探测器的研制、4k×4k等规模大面阵红外探测器的量产奠定了坚实的基础。

随着红外技术的发展，制冷红外探测器在气体探测领域发挥出重要作用。介绍了国内外关于制冷红外气体探测器的研究情况，并详细阐述了近期浙江珏芯微电子有限公司在挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）气体探测器方向上的研究进展。通过窄带低温滤光片设计、杂散辐射抑制及探测器组件工艺等方面的关键技术研究，实现了制冷红外气体探测器的制备，在此基础上对探测器进行了系统性的性能评价与分析，展示了实际成像效果。

Micro-LED作为一种新型的显示技术，具有对比度高、响应快及寿命长等优点，已成为当前研究的热点。然而，尽管潜力巨大，Micro-LED技术的商业化之路仍面临诸多技术上的挑战与瓶颈。本文旨在探讨高亮绿光氮化镓基Micro-LED微型显示器的制备过程及其相关技术。基于WVGA041全数字信号电路CMOS硅基驱动电路，制作了0.41 inch、分辨率为800×480的主动式单色绿光Micro-LED微型显示器。利用高精度倒装焊接技术实现了CMOS驱动电路与LED发光芯片的电气连接。结果表明，制备出LED显示芯片正常启亮电压为2.8 V，EL光谱峰值波长524 nm；在硅基CMOS电路驱动范围内，Micro-LED微型显示器在5 V电压下，器件亮度为108000 cd/m²（最大亮度可达250000 cd/m²），电流密度达到0.61 A/cm²时色坐标为(0.175, 0.756)。当电流密度从0.3 A/cm²增加到1.3 A/cm²时，色坐标从(0.178, 0.757)变化到(0.175，0.746)，器件的色稳定性能够满足实际应用要求。

随着现代社会的工业化进程和快速发展，工业生产中的危险化学气体泄漏严重危及人身财产安全。如何有效检测污染气体的存在并获取气体的浓度和分布等信息，成为气体泄漏检测的重要课题。非制冷快照式红外视频光谱成像仪（Uncooled Snapshot Infrared Video Spectrometer, USIVS）是一种理想的硬件方案，能够直接从图像中感知危险化学气体的存在并获取危险化学气体的位置，为紧急处置提供有力支持。但是，商业化的轻量级被动式红外光谱成像仪的灵敏度和光谱分辨率相对受限，已有的气体浓度反演方法难以准确检测污染气体的存在。本文介绍了一种基于非制冷快照式红外视频光谱成像仪及其适用的数据处理技术流程。利用气体浓度反演方法对不同温度和光程长度下的气体进行了模拟实验，并得到了较为准确的反演结果，平均误差分别为2.88%和0.61%。在实验室和室外场景下进行了气体浓度反演方法的测量实验，结果表明该算法具有较好的稳定性，平均误差分别为6.18%和7.47%。通过USIVS与数据处理技术流程的有效结合，能够快速准确地检测污染气体的存在并给出图像中每个像素的气体浓度，实现气云浓度反演的效果，为后续该类技术的商业化及实用化提供了参考。

红外目标检测在军事领域和民用领域发挥着重要的作用，得到了广泛的研究，但对于利用双波段图像对目标进行检测的研究较少。为了充分发挥双波段图像在目标检测性能上的优势，对红外双波段图像的检测结果进行深入分析，提出了一种基于多特征的红外双波段目标检测融合算法。本文提出的融合算法，利用基于深度学习的多特征融合网络对双波段图像的检测结果进行处理，充分挖掘目标的特征信息，自适应地选择单波段的检测结果作为输出，得到最终的决策级融合检测结果。实验结果表明：与使用单波段图像进行目标检测相比，本文提出的基于多特征的红外双波段融合算法，可以有效利用不同波段的信息，提高检测性能，充分发挥红外目标探测设备的优势。

为了提高车辆视觉感知能力，针对交通场景运用提出一种改进的轮廓角方向（contour angle orientation，CAO）算法用于实现红外与可见光图像配准。通过模拟不同的交通场景，对成熟算法进行性能检测对比，选出CAO算法这一优势算法，并对其粗匹配参数和图像预处理图像缩放程序做了改进。实验表明，改进后的CAO算法细匹配更精准，马赛克拼接图拼接处衔接更加自然，线条更加顺滑，效果更好。与原来CAO算法相比，改进后的算法均方根误差值RMSE下降3.29%，查准率Precision提高2.13%，平均运算耗时减少0.11 s，在配准精度和配准实时性方面均证明了算法的改进效果。

本文以飞机平台的红外图像为数据源，研究了不同大气模式下成像高度对红外仿真图像的影响，推导了随热像仪成像高度变化的辐射亮度计算公式。分别采用MODTRAN和LOWTRAN两种大气辐射传输模型进行不同高度的红外图像大气修正，并对所得仿真数据进行了分析比较得出：在高度低于20 km时，同种大气模式下两种模型仿真数据接近，误差不大，都很理想；在高于20 km时，LOWTRAN模型仿真数据参考价值不大，MODTRAN模型结果更接近实际情况、更实用。