多光谱成像技术在目标探测领域有着极为重要的应用,是军事工程最重要的检测手段之一。研究适用于低空无人机飞行器的轻型化、小型化、实用化的多光谱成像仪器和相关的军事工程效果评估方法,对完善军事工程检测手段具有重要意义。本文根据低空飞行平台对载荷要求的特殊性,系统采用单镜头棱镜分光的结构,各通道视场统一。综合考虑勘察对象的光谱特性,选取红、绿、蓝及近红外四个对工程侦察具有分析价值的光谱波段,实现多通道同步曝光成像,保证图像的一致性。采用分光棱镜和X型分光棱镜的组合实现四通道光谱分离的分光系统,结构简单易固定,易于轻小型化设计。设计了双高斯型式的成像物镜,焦距为65mm,相对孔径为1/2.6,后截距为45mm,系统各通道图像畸变小于0.3%,分辨率优于0.1m,设计满足工程指标要求。讨论了图像彩色融合和目标特征增强的方法,为系统软件设计提供算法依据。最后通过原理样机的实验,实现了四通道图多光谱图像的同步采集和图像融合处理。本文基于地面经验线性定标方程设计了一种内置光源的辐射定标和检测方法,可实现快速测算同一幅图像中多个区域的亮度之比或反射率之比,适用于工程侦察中的亮度检测。模拟实验结果表明其测量绝对误差小于6.5%,验证了此方法的可行性和可靠性。本文从光学成像系统的设计和研制、辐射量的检测方法等方面展开研究,为军事工程侦察和效果评估提供了一种新型的侦察途径和检测评估方法。