近红外CCD测温仪由于具有成本低、响应快、能够测量温度场等特点,已成为辐射测温领域的研究热点。CCD传感器响应的非均匀性、光学系统非均匀性会导致温度场测量发生严重畸变,距离变化也会导致测温误差。针对CCD传感器响应非均匀性对温度场测量畸变的影响,分析了 CCD传感器响应非均匀性产生的原因及特点。传感器响应非均匀性主要是由固定图形噪声产生的,具有增益非均匀性、偏置非均匀性以及响应非线性的特点。基于CCD传感器响应非均匀性的特点,最终确定采用两点多段校正算法进行校正,实验结果表明:经校正传感器响应非均匀性大小由2.37%可降低到1.15%,有效地降低了对CCD测温仪精度的影响。针对光学系统非均匀性对温度场测量畸变的影响,本文系统分析了光学系统非均匀性产生的原因。光学系统非均匀性是由渐晕效应产生的,光学渐晕是由透镜边框阻挡光线引起,自然渐晕是由不同物点的入射光线孔径角不同引起。建立了光学渐晕系数和自然渐晕系数数学模型,并通过实验验证了模型的合理性。为了代替复杂的离线标定,提出了基于PSO的渐晕系数估计算法。与标准液晶白场仪得到的渐晕系数标定值相比,估计算法得到的渐晕系数最大相对误差为1.96%.。分析了物距变化对测温精度的影响,距离变化导致像方孔径角大小产生不同,CCD像元接收到的的光照强度产生不同,进而产生测温误差。建立了以距离为自变量的温度修正模型。在标定距离为1.9m,测温范围为1.3～2.8m,黑体炉温度分别为1000℃、1100℃时,经模型校正后的温度相对误差分别小于0.115%、0.143%。分析了研究结果在连铸坯表面测温中的应用效果。经两点多段校正算法处理,灰度值非均匀性大小降低了 1.41%。经光学系统非均匀性校正处理,灰度值非均匀性大小降低了 6.40%。经过对这两个因素的校正处理,铸坯表面温度场测量畸变现象得到了校正。温度修正模型处理实现的温度补偿值为-2.1℃,降低了实际安装距离与标定距离不同对连铸坯温度场测量的影响。