本文提出了一种基于红外激光干涉仪检测非球面面形的新方法, 分为 3个步骤: 首先, 利用红外激光干涉仪测量分析出非球面与标准球面之间的波像差; 然后, 根据非球面方程得出非球面与标准球面之间波像差的理论值; 最后通过计算得出非球面的面形偏差。为验证这一方法的正确性和可靠性, 采用 ZYGO可见光干涉仪, 使用补偿镜法测量了同一块抛物面反射镜的面形误差。结果表明, 两种测量方法结果吻合。本新方法方便快捷, 具有较强的通用性, 可以用于非球面在加工过程中的面形测试。

针对现有人体测温方案测量精度低，使用条件受限等问题，研究了基于红外热成像的无接触人体测温精度补偿方法。综合考虑测温器件，测温环境对测量精度的影响，为解决常规测量方法存在的红外相机输出值随时间发生漂移，红外相机存在周期性斩波信号，温度测量距离不断变化，温度输出值存在频域噪声等多种问题，提出了综合性的温度测量精度补偿方法，有效降低了温度测量的误差。实验表明，通过本文的精度补偿方法，在不同距离下的人体温度测量误差不超过±0.2℃，可以实现人体温度的精确测量。

利用红外热像仪测温需先设定被测表面的法向发射率，该发射率通常为定值。而当热像仪处于被测点的天顶角大于 50.的位置范围时，由于被测点定向发射率的变化，必造成这些点的测温误差。对于非平表面，这样的点大量存在。因此，必须对其测温结果进行修正。本文针对使用单目红外热像仪测量非平表面温度时由于各点定向发射率的变化引起的测量误差进行研究，并依据物体表面定量发射率的变化规律，给出了测量点的温度修正系数。同时，通过点云三维建模，利用热像仪的几何成像原理推导出红外热像图与实际被测表面中点与点的对应关系，给出了通过红外热像仪测量非平表面的温度分布的误差修正方法。实验证明了该方法的有效性。

针对铝业加工中的轧辊表面光滑，具有强反光特性，红外测温传感器测温易受环境光照影响，致使轧辊表面测温精度低，影响冷却控制系统对轧辊表面降温处理精度，进而造成产品质量差的现象，本文提出并构建了一种基于光照强度的红外测量温度补偿算法，以提高环境光照对强反光体表面温度测量的精度。实验结果证明本方法能较好地弥补光照强度变化对红外温度测量产生的测量误差，提高了测量精度。该补偿算法运算简单、适应性强，为改善光照强度变化对测量精度的影响提供了新的方法。

在目标发射率未知的情况下，建立一种基于RBF（radial basis function）神经网络的红外测温方法。首先推导出目标温度同辐射亮度峰值及其波长之间的强非线性关系，明确神经网络输入变量；然后基于RBF 网络对样本数据进行充分学习，建立目标辐射测温模型，该模型不需要发射率输入。利用黑体和钢板目标分别作为测试目标源，验证这种方法，得到黑体测温最大相对误差为0.016%、钢板的最大相对误差为1.08%，验证了本文测温方法的合理性。

针对 GF-5全谱段光谱成像仪热红外谱段存在响应异常、辐射定标精度难以保障的问题，开展了地面辐射定标补充试验，发现热红外谱段响应对仪器内部温度、焦面温度变化敏感是导致异常现象的主要原因。进一步对 相机输出信号值随仪器内部温度、焦面温度变化规律进行了分析总结，提出了基于仪器温度、焦面温度修正的绝对辐射定标算法，成功应用于全谱段光谱成像仪热红外谱段的实验室绝对辐射定标，结果表明定标不确定性为 1.36%。

提出了一种利用正弦幅值时间转换的高精度脉冲激光测距方法，该方法以正弦信号作为时间基准，采用倍频和时钟分相技术，通过调节脉冲发射延时，控制回波脉冲定时点落在基准正弦波的 0～./4区间，然后对这一区间进行分段线性插值处理，将正弦幅值的变化转换为定时时间，实现高精度测距。该方法原理结构简单、容易实现。实验结果表明：在激光发射平均功率为 1 mW时，在 无合作目标测程 300 m内，测距精度为± (5 mm＋3 ppm)。

在聚乙烯材料管道生产制造过程中，管道厚度精确测量是影响管道生产质量的一个重要技术问题，太赫兹非金属厚度透射测量过程中，通过测量两次透射信号的光程时间差与材料折射率计算 得到样品厚度参数，为了准确提取两次透射信号的光程时间差值，需要对原始时域信号进行信号表征。通过高斯滤波反卷积得到脉冲响应函数表征时域信号已经成为了一种成熟且有效的技术手段。 但一方面由于太赫兹波在聚乙烯材料中的传播存在明显的频散现象，同时其透射率高回波信号较弱，导致信噪比较低，在脉冲响应函数提取过程中放大了干扰信号的比重，造成信号失真、淹没，无 法准确提取信号。本文通过对带通滤波后的时域信号采用修正型自相关算法进行自相关性分析，再结合高斯滤波反卷积运算，得到改进后的脉冲响应函数。旨在解决太赫兹非金属测量领域时域信号 表征问题。改进算法实验结果显示加强了信号的清晰度，解决了因杂波信号干扰造成的脉冲响应信号失真或淹没情况，显著提高了脉冲响应信号信噪比。

以大型光学模块转运时基于视觉的位姿测量为背景，利用目标底部同一平面的两个圆特征，针对大目标近距离对接时的环境限制，提出一种基于距离和角度约束的多相机非共视场位姿检测方法。对接时球头与锥孔正确对接，将两个相机分别固定于球头机构的内部后采集锥孔边缘的圆特征，利用非共视场成像的多相机标定获取两相机位置关系，融合多个相机的位姿信息，利用两圆共面和两相机位置关系约束剔除空间圆位姿解算时的虚假解。实验验证了该方法的精度，在 1140 mm的工作距离时，圆边缘特征的姿态角误差小于 0.5°，圆心的计算误差小于 1.0 mm，实验结果表明该方法可准确计算位姿，结果可靠有效，在大目标近距离位姿测量时具有明显实用性。

距离是影响热红外测温精度的主要因素。为研究不同距离下不同热源强度的热红外测温精度, 设计野外实验, 布设 460 K和 505K两个热源温度, 分别在 20 m的距离以间隔为 1m的测温距离采集温度数据, 通过函数拟合, 分析不同距离下测温值与真实值之间的变化关系。结论如下: 1)随着距离的增加, 红外测温值呈现先急剧下降, 之后逐渐平缓至某一稳定状态的趋势, 且当热源温度越高, 达到这一稳定状态的距离就越长。 2)通过比较多项式和指数拟合函数的相关系数, 提出了基于指数函数的温度 -距离拟合关系, 相关系数最大为 0.999。3)依据温度变化速率提出温度 -距离的分段数学模型对测温数据进行误差补偿, 经过补偿后红外测温值与真实值最大相对误差仅为 0.59%。