针对制冷型320×240凝视焦平面探测器,设计了一个仅有6片透镜的紧凑中波红外连续变焦系统.该系统由机械补偿变焦物镜系统、二次成像系统和两个反射镜构成,可实现27.5～458 mm连续变焦,满足100%冷光阑效率.设计结果表明,该系统具有透过率高、变倍比大、分辨率高、体积小、像质高等优点.

随着紫外探测技术的不断发展，氧化物材料在紫外探测领域表现出传统探测器所不具备的优点而成为近年研究的热点，是继红外探测技术之后又一快速发展的军民两用探测技术。然而，氧化物基紫外光电探测器的广泛应用，仍然面临一些问题。本文对国内外紫外探测技术的应用和发展历史进行了概述，并对3种金属氧化物紫外探测材料的晶体结构、性质及其器件研究进展进行了概括和讨论。最后，针对氧化物基紫外探测材料及器件在研究中所面临的问题，进行了分析，并对氧化物基紫外探测技术的发展进行了总结与展望。

在市场需求驱动下，非制冷红外测辐射热计阵列在多个领域正逐步应用，对其激光干扰的研究也被提上了日程。本文以多晶硅探测器为例，结合非制冷微测辐射热计阵列的构造和工作原理，分析了激光辐照作用下的温度响应；通过10.6 μm连续激光的辐照实验，得到了像元阵列进入不同损伤状态对应的激光功率范围，分析了激光损伤的热效应机制，指出干扰面积大于光斑面积是由于热量的“倒灌”；将战场上激光传输的影响简单等效为斩波调制，研究了调制频率和占空比对激光干扰效果的影响。经分析得出，在调制频率100~500 Hz、占空比0.1~0.5的范围内，连续激光对非制冷微测辐射热计在传输等效调制频率较低、占空比较大的条件下能得到更好的干扰效果。

偏振成像技术的优势是把信息量从3个自由度，即光强、光谱和空间，扩充到7个自由度，包括光强、光谱、空间、偏振度、偏振方位角、偏振椭率和旋转方向，这种观测信息量的丰富有利于提高对研究目标探测的精确度。本文首先介绍在近几十年内偏振成像技术在国内外的研究进展，其次介绍偏振技术在军事及民用领域的典型应用，最后对我国在偏振成像技术方面存在的问题给出合理的建议。

针对导弹口径微小化的需求，为解决微小型导引头无法全方位扫描的问题，提出一种微小型滚仰式红外导引头光机轴系一体化结构。该光机结构把经典滚仰式导引头两根独立俯仰轴与光机结构本体设计成一体，通过红外探测器固定连接的方式让整体结构更加紧凑并兼具焦距微调功能，在保证成像质量的同时大大减小了光机结构的体积。将建模后的光机结构进行有限元热力耦合分析，在导引头温度、位置和角度等8组极限工作情况下，得到结构件和镜片的热变形。分析结果表明，提出的光机结构满足微小型（80 mm）、抗冲击（10g）和高低温（－40℃~60℃）工作要求，可以预测实际使用时的工作情况，对设计具有重要的指导意义。

非制冷红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件。介绍了非制冷红外焦平面探测器的工作原理及微测辐射热计、读出电路、真空封装三大技术模块，分析了影响其性能的关键参数。与微测辐射热计设计相关的重要参数包括低的热导、高的红外吸收率、合适的热敏材料等；读出电路的传统功能是实现信号的转换读出，近年来也逐渐加入了信号补偿的功能；真空封装技术包括了金属管壳封装、陶瓷管壳封装、晶圆级封装和像元级封装。列举了国内外主要厂商的非制冷红外焦平面探测器的技术指标及近年来的最新技术进展，总结了非制冷红外焦平面探测器的技术发展趋势。

红外体温计因安全卫生、测量高效而备受青睐，发展迅速。但目前市场上的红外体温计存在测量误差大、成本高等缺点，应用受到限制。鉴于此，首先分析了影响红外体温计测量精度的各种因素，并给出具体影响程度的计算结果，然后利用STM32F407单片机作为控制核心，通过MLX90615红外传感器、DS18B20集成温度传感器、HC-SR04超声传感器等获取信息，设计了一种面向医院、家庭等的廉价、可靠的便携式红外体温计，并给出温度补偿方法，最后通过实验测试验证了系统设计的可靠性。测试结果表明，最大综合误差不超过0.15℃，具有一定的实用价值与参考价值。

光谱技术在公路状态识别（是否结冰、积水或积雪）方面有着积极的应用前景，但太阳光作为光源识别公路状态的研究较少。分别采用阳光和卤钨灯作为白天和夜间的实验光源，通过微型光谱仪数据分别得到冰、水、雪和公路本底的可见-近红外波段的光谱曲线。白天时，结冰和积水状态在不同光照情况下会出现“异物类谱”现象，根据阳光光照特性，本文提出将“环境变量”作为特征值的解决方法，并基于光谱曲线及归一化后的“环境变量”特征值，将光谱数据组合成新的数据波形，基于Dropout与Adam优化器的神经网络模型对数据进行训练和识别，最终识别率为99.375%。夜间，由于各类样本光谱区域差异明显，采用“组合-阈值”法识别。实验证明通过两种光源结合的识别方法，能够有效识别路面状态。

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念，像素达到百万级，热灵敏度NETD达到1 mK量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me－以上的电荷处理能力和100 dB左右的动态范围（Dynamic Range）才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术，以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制，使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。

本文提出一种对飞行中的飞机蒙皮进行辐射测量和温度反演的方法。首先建立蒙皮辐射模型、大气传输模型和绝对辐射校正模型，然后推导出温度反演的公式，使用逐次逼近法计算蒙皮温度。在理论分析的基础上，使用8~12 μm的宽波段长波红外相机进行试验验证和温度反演，对反演温度的不确定度计算并进行修约，得到5 km飞行高度的民航飞机蒙皮温度的修约结果为268 K，修约不确定度为4 K，修约相对不确定度为1.49%。论文研究工作对获取飞机目标红外辐射特性有重要参考价值。

随着红外探测技术的迅速发展，如何提高军事目标的红外隐身能力成为一个亟待解决的难题，研究红外隐身材料有着十分重要的意义。本文简要分析了红外隐身材料的隐身机理，综述了低红外发射率材料、控温材料、光子晶体以及智能红外隐身材料等4类红外隐身材料近年来的研究现状，并展望了红外隐身材料未来的发展趋势。

红外成像系统中一直存在着非均匀性的问题，针对红外大动态范围成像等任务对改变成像系统积分时间的需要，提出了一种利用像素级辐射自校正技术的可变积分时间的非均匀性校正方法。通过辐射自校正为红外探测器中的每个像元建立辐射响应方程以估计出场景的辐射通量图，利用线性校正模型对辐射通量图进行校正，实现任意积分时间下的非均匀性校正。该方法的有效性通过高分辨率碲镉汞红外探测器进行了验证。

红外图像的动态范围压缩是红外图像可视化研究领域的重要研究方向。红外图像的动态范围压缩算法将直接决定原始红外图像的细节保留、整体观感等重要可视化指标，某种意义上也可以说是细节增强的基础及保障。基于此，本文调研了当前主流的宽动态红外图像的动态范围压缩算法，将其分为基于全局压缩算法和基于局部压缩算法两大类，并对这两类算法的核心思想、发展过程及优缺点分别进行研究分析并提出了改进方向及发展趋势，为相关研究者提供参考。

为填补红外图像边缘检测算法综述性研究的空白，使更多研究者较为全面地了解目前成果，并为后续研究提供有价值的参考，遴选了近十年国内外红外图像边缘检测技术研究的相关文献。首先概述了红外成像与边缘检测技术，进而阐述了红外图像边缘检测技术的难点与挑战，接着总结了主要的红外图像边缘检测算法，将相关算法分为了4类——基于经典边缘检测算子改进的、基于蚁群算法的、基于数学形态学的和基于网络模型的，对其涉及的关键技术分别进行了分析。研究认为，在传统红外图像边缘检测技术中，形态学方法因简单易用而具有一定潜力；对于非传统红外图像边缘检测技术，基于深度学习的方法对目标边缘的针对性更强、鲁棒性更好、不需要设计复杂的算法步骤，给红外图像边缘检测带来了新的发展机遇。

针对红外图像噪声复杂多变，在抑制噪声的同时，还需要兼顾细节增强的问题，本文提出了一种基于粗糙集的红外图像多维降噪算法。对采集到的红外图像通过引导滤波进行分层后运用粗糙集理论进一步多维度的分层，分别处理后合并还原得到输出图像。综合对比主观观察与客观评价指标，该算法能够对红外图像降噪有良好效果，对弱小目标细节有良好的增强效果，另外，该算法复杂度较低，具有良好的实时性，在工程实现方面具有良好的应用前景。

本文系统地介绍了MBE外延生长InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料的界面控制方法，主要包括生长中断法、表面迁移增强法、Ⅴ族元素浸润法和体材料生长法。短波（中波）InAs/GaSb超晶格材料界面采用混合（mixed-like）界面，控制方法以生长中断法为主；长波（甚长波）超晶格材料界面采用InSb-like界面，控制方法采用表面迁移增强法（migration-enhanced epitaxy, MEE）或Sb soak法及体材料生长相结合。讨论分析了InAs/GaSb超晶格材料界面类型选择的依据，简述了界面控制具体实施理论，以及相关研究机构对于不同红外探测波段的超晶格材料界面类型及控制方法的选择。通过界面结构外延生长工艺设计即在界面控制方法的基础上进行快门顺序实验设计，有效地提高界面层的应力补偿效果，这对于长波、甚长波及双色（甚至多色）超晶格材料的晶体质量优化和器件性能提升具有重要意义。

机动规避和投射诱饵是战斗机对抗红外空对空导弹的有效措施。本文主要从桶滚机动和无动力型点源诱饵两方面进行了对抗策略研究。为了使研究更具实用性，在考虑桶滚机动所需条件和诱饵弹受力的前提下，阐述了诱饵弹的运动特性、干扰过程和对导弹制导系统的影响机理。为使研究更具适用性，本文假设空对空导弹采用真比例导引律或增广比例导引律，并且诱饵考虑在常规模式和应急模式下投射。建立了桶滚机动并伴有诱饵投射时对导弹制导精度影响的线性化时变模型和伴随模型。同时，通过仿真结果的分析与比较，验证了模型的正确性。脱靶量是表征防空导弹性能的一个重要参数，提出了平均脱靶量和最大脱靶量占比来分析伴随模型的仿真结果。在此基础上，分析了目标机的桶滚机动角速率和过渡机动方位角以及诱饵弹的齐投数量、投射间隔与投射方向策略对导弹脱靶量的影响规律。这将为战斗机对抗红外空对空导弹提供策略参考。

车载热成像系统不依赖光源，对天气状况不敏感，探测距离远，对夜间行车有很大辅助作用，热成像自动目标检测对夜间智能驾驶具有重要意义。车载热成像系统所采集的红外图像相比可见光图像具有分辨率低，远距离小目标细节模糊的特点，且热成像目标检测方法需考虑车辆移动速度所要求的算法实时性以及车载嵌入式平台的计算能力。针对以上问题，本文提出了一种针对热成像系统的增强型轻量级红外目标检测网络（Infrared YOLO，I-YOLO），该网络采用（Tiny you only look once，Tiny-YOLO V3）的基础结构，根据红外图像特点，提取浅层卷积层特征，提高红外小目标检测能力，使用单通道卷积核，降低运算量，检测部分使用基于CenterNet结构的检测方式以降低误检测率，提高检测速度。经实际测试，Enhanced Tiny-YOLO目标检测网络在热成像目标检测方面，平均检测率可达91%，检测平均速度达到81Fps，训练模型权重96MB，适宜于车载嵌入式系统上部署。

高速红外制导战术导弹飞行时，气动热（q_w）剧烈，q_w作用于导弹红外整流罩上，产生的热应力σ_热是导致整流罩热炸裂的主要因素。针对此问题，在导弹整流罩早期研制阶段，对于整流罩选材和能否进行下一步约束状态研究模拟整流罩固结导弹金属壳体实际工作状态，提出一种简单快捷的判别方法，红外整流罩纯热应力σ_纯热分析。将自由状态整流罩受到温度梯度▽T引起的σ_纯热从叠加位移约束W_Γ引起更大的σ_热中剥离出来，抛开W_Γ的影响，单独分析较小的σ_纯热，进一步抓住引起整流罩热炸裂的主导因素。结合双色透波需求，以硫化锌ZnS红外整流罩为例，进行σ_纯热仿真分析，ZnS材料强度极限σ_max大于σ_纯热，判定整流罩可以进入约束状态研究。经约束W_Γ的σ_热试验验证，整流罩未炸裂，佐证此方法为整流罩选材提供一种快捷判断。

针对红外图像中行人小目标检测识别率低、虚警率高的问题,研究了当下效果最好的YOLOv3目标检测算法,在其基础上进行优化,提出了一种满足实时性要求的行人小目标检测算法.基于YOLOv3中分类准确率仍有不足的情况,借鉴SENet中对特征进行权重重标定的思路,将SE block引入YOLOv3中,提升了网络的特征描述能力.通过对自行收集实际复杂场景下的红外图像进行目标检测,试验验证了算法的可行性,实验结果表明本文提出的改进网络拥有更高的准确率和更低的虚警率,同时保持了原有算法的实时性.