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成像光谱技术的出现为目标探测注入了新的活力，在高光谱目标探测逐渐成熟的背景下，为应对目标探测在特定应用中快速、实时处理的需求，本论文针对人工目标中很普遍的涂层目标这一类对象，对它的高光谱探测问题展开了深入研究，从而为涂层目标高光谱快速、实时探测提供了一定的参考意义。
首先，通过对涂层目标反射光谱机理的分析，建立了涂层目标的反射光谱模型，并利用制备的钢板涂层的实测数据对模型进行了验证，从而对涂层目标反射光谱的变化有了理论依据。其次，通过对光谱成像过程的分析，提出了光谱成像模拟的方法，并以此分析了光谱成像过程中大气状态、邻近像元、观测角度、噪声这四种主要因素对涂层目标辐亮度光谱的影响。在此基础上，通过模拟相应成像条件下的高光谱图像，分析了上述四种因素对五种典型高光谱目标探测算法(RXD、MF、CEM、ACE、OSP)进行涂层目标探测产生的影响。最后，对涂层目标探测过程中的数据降维、协方差矩阵病态求逆和目标光谱异变三个方面的问题进行了研究分析，从而提高涂层目标探测的鲁棒性。
研究工作所取得的主要成果和结论如下:
(1)通过对涂层目标反射光谱模型的建立可知，其反射光谱主要受颜料光学常数、涂层厚度、颜料体积比、颜料颗粒粒径、底板材质等因素的影响，其中颜料光学常数是决定其光谱的最重要因素，其它因素在涂层厚度达到一定程度时可以忽略;
(2)从涂层目标辐亮度光谱的模拟结果可得，大气状态的影响最为显著，邻近像元效应在目标与邻近地物的光谱差异明显时也可能会有较大的影响，而观测角度和噪声的影响则比较小;
(3)通过不同情况下涂层目标的探测结果得出，辐亮度空间和反射率空间均可取得一致的探测效果，所以在辐亮度空间进行涂层目标探测是可行的;RXD和OSP性能相对稳定，但效果并非最好;MF和ACE在大气状态参数能够比较准确获得的情况下会有优于RXD和OSP的效果;而CEM算法相对容易受到大气状态、邻近像元效应、观测角度这些因素的影响;
(4)在涂层目标探测方法的优化改进上，在数据降维方面，PCA/MNF变换后，RXD算法的探测效果会有显著提高，而MF、CEM、ACE、OSP这四种算法虽然也可以取得理想效果，但需合理选取数据变换保留的维数;探测算法中协方差矩阵病态求逆的问题可通过对角加载、截断奇异值分解来解决;而目标光谱异变时可采用均值光谱和目标异变光谱构成的子空间作为算法输入的先验知识来提高探测效果。