随着CMOS图像传感器技术的不断发展,制造工艺水平的提高,CMOS图像传感器凭借自己独特的高集成度、低功耗、低成本、抗感染能力强等特点不仅在民用领域越来越普及,在科学应用领域所占的比例也越来越大。因此,CMOS图像传感器作为目标探测系统的感光元件也越来越普及。对于一个光电探测系统而言,我们最关心的是其在各种状态下的探测能力。光电系统的探测能力由许多因素共同决定,然而光电探测系统设计者能控制的因素主要有两项:一为光学系统的探测能力极限,二为感光元件的探测目标水平。由此可见,CMOS图像传感器的光电探测能力直接控制着光电探测系统的探测能力。所以,有必要讨论研究CMOS图像传感器作为探测器感光元件时对探测系统探测能力的影响。由于CMOS图像传感器采用标准CMOS LSI制造工艺,使得CMOS相机仍然有着很高的噪声以及相对比较低的光响应能力。这两个特点对探测系统的探测能力都是致命的,所以需要在CMOS相机的噪声水平以及光响应能力两个方面分别展开研究,以提高整个光电探测系统的探测能力。首先,本文围绕CMOS相机作为空间目标探测系统的感光元件时,CMOS的噪声以及感光度对探测系统的探测能力的影响进行了讨论研究。并利用三维噪声模型分析并测量了CMOS相机的噪声。然后,分析得出CMOS相机有很强的响应非均匀性。接着,进行了非均匀性矫正算法探讨,并根据CMOS相机的特点采用了一个改进后的两点矫正算法,并对CMV300型CMOS相机的图像进行了非均匀性矫正,矫正效果较一般矫正算法有明显的优势。最后,对和探测系统探测能力关系密切的CMOS相机微透镜阵列的效率进行了理论分析以及实验研究。实验结果指出微透镜阵列在光线斜入射时效率会明显下降,并且对于波长较短的光线下降更加明显。不过值得庆幸的是当入射角小于10度时,CMOS相机的响应下降只有20%左右。