提出了一种用于深孔轴线重建的新型六探针测量系统。该系统基于三维两点法，探头在每次步进测量中可以获得被测横截面的圆心位置以及半径大小。该系统有以下优点：1）可以消除传感器运动装置的移动直线度误差对轴线测量与拟合结果造成的影响；2）有显著普遍性，调整位移传感器之间的相对位置可以测量不同的孔径；3）实现探头移动、数据获取的自动化，降低人工劳动量，提高测量效率；4）测量过程简单，只通过一次扫描测量就可拟合孔轴，并评估它的相关参数。通过理论推导和仿真证明了这些优点。实验结果表明，该方法具有高横向分辨率。

背景减除法是视频序列中运动目标检测最常用的方法之一。为了能够准确、快速完成视频序列的背景建模，精确地检测出运动前景，提出一种融合图像颜色和纹理特征的背景建模方法。首先，采用核密度估计法和模式核密度估计法分别对视频图像的RGB颜色空间和Haar local binary pattern（HLBP）纹理进行建模，得到颜色和纹理模型。然后，采用归一化和两次阈值判断的方式对颜色和纹理模型进行融合，设置合适的阈值使颜色和纹理模型优势互补，形成背景模型。最后，使用背景模型检测视频序列的运动前景，并完成背景模型的更新。实验结果表明，所提方法能够很好应对动态背景和含有阴影的场景，在测试集上的平均F1-score为0.8471，优于常用算法，平均帧率为25.57 frame·s^-1，达到实时性要求。

针对接触式测量高铁机车静态限界效率低、精度低、耗时长、劳动强度大等问题,基于回转射线簇测量的原理,研制出新型的高铁静态限界二维扫描传感器。传感器安装在运动导轨上,可实现静态限界的高效自动化测量。借助高精度大理石平面对传感器进行标定,建立测量系统的坐标系,结合外部标定,将传感器测量结果转换到轨道坐标系下的三维坐标,从而得到高铁的静态限界测量数据。实验验证,该传感器精度优于1 mm,满足了静态限界测量的需求。

针对高精度复合式测量机中的激光传感器进行了高精度的标定, 提出了利用已知底角的双斜面标定块和正弦定理标定光轴垂直度误差偏角的方法, 分析了影响标定精度的因素。该方法避免了传感器光轴与工作台不垂直引入的各个方向的误差, 可有效地提高该传感器的测量精度, 为更高精度的多传感器复合测量提供了基础。

工业机器人末端执行器位置参数（TCP）是机器人离线编程及机器人末端工具误差校正的基础，研究快速、准确的TCP校准方法对保证工业现场环境下机器人系统顺利正常工作至关重要。以双目视觉测量为基础，结合空间坐标变换理论与机器人运动学，提出了一种应用于工业制造现场的机器人TCP参数快速自动校准方法。此方法具有非接触测量、校准速度快、精度高等优点，减少了传统接触式TCP校准过程中误差因素，并且克服了其标定速度慢，标定精度不足等缺点。结合ABB工业机器人对该方法进行验证实验，实验结果表明：对于直径为10 mm的末端工具，提出方法校准精度相对于传统接触式标定有很大的提高，可以满足工业现场高精度的、快速的TCP校准要求。

针对传统列车速度测量装置存在量程小、调试复杂等问题，基于扫描激光雷达技术，设计了一套适用于高速列车动态限界测量的列车速度测量系统。将扫描激光雷达固定在距列车10 m左右的位置上，根据激光脉冲飞行时间测距原理，沿列车行驶方向对进入扫描范围内的列车车身逐点扫描，获得由测量点组成的车身轮廓信息；通过最小二乘拟合车厢测量点，得到列车行驶轨迹，确定列车行驶方向；采用分段线性差值确定相邻两次测量周期内列车行驶的距离，完成列车速度的测量。结果表明：该测速系统操作方便，量程可达600 km/h，测速误差控制在±1.2%以内，可以满足高速列车速度测量需求。

在结构光视觉测量系统中,激光条纹的提取精度和速率直接影响到最终测量结果的精确度.为了解决现有激光条纹提取方法难以同时达到抗干扰能力强、稳定性好和运算量小等问题,采用了一种优化Steger快速提取激光条纹中心的方法,利用梯度阈值分割出有效条纹区域,采用优化的扫描方式,用灰度重心法对条纹中心进行粗提取,然后用Hessian矩阵法对条纹中心进行精提取.对激光条纹提取原理进行了理论分析,并对软硬件设计进行了实验验证,取得了较好的实验数据.结果表明,该方法与传统方法相比,具有提取精度高、提取速率快的优点,这一结果对柔性传感器的高精度和实时性是有帮助的.

针对传统的机器人柔性坐标测量方法中，机器人模型不完善及机器人固定参数不断变化导致测量精度难以提高的问题，提出一种基于双目视觉原理的全局实时校准方法，组建由两台相机组成的高精度全局校准单元，通过测量布置在机器人末端视觉传感器上的控制点阵，实时得到机器人末端的空间位姿，实现机器人在全局空间的精确定位。提出基于空间网格控制场的相机校准方法，构建像面坐标系上的残差库，实现相机在全视场空间内的高精度校准。实验表明，采用上述方法可实现±0.1 mm的双相机校准精度，整个系统的测量精度可达±0.15 mm，从根本上摆脱了机器人运动学模型及参数误差带来的影响，有效地保证了柔性坐标测量系统的精度。

为了实现铁路机车限界的高效率、高精度测量, 建立了一套基于激光扫描的限界检测仪。该检测仪通过固定在支撑框架四周的测距传感器来完成机车截面各部分扫描测量, 重点研究了现场高精度标定方法, 通过自行设计的标定卡规, 借助激光跟踪仪完成系统参量标定。由测距传感器测得结果, 结合系统参量标定数据, 解算出所有被测点在铁轨坐标系下的3维坐标, 进而求得截面轮廓到标准限界的距离, 完成限界测量。结果表明, 该系统测量效率高、测量精度达到±0.5mm, 满足限界测量需要。

动态包络线是制定动态限界的主要依据，准确得到动态包络线是车辆设计过程中的一项重要内容，也是安全行车的重要保障。针对当前车辆动态包络线的获取主要通过计算手段这一情况，设计了高速列车动态包络线测量系统。系统基于双目视觉测量原理，利用大功率线激光瞬时光源构造测量特征，通过高速采集、处理、解算能反映列车动态偏移的被测信息，得到高速列车行驶过程中的动态包络线。提出了一种现场系统校准方法，快速、有效地建立双相机之间的位置关系、轨道中心坐标系及其与测量系统坐标系之间的转换关系。实验结果表明，系统测量精度可达±0.5 mm，实现了高速列车动态包络线的真实可靠测量，为高速列车动态限界的制定提供数据支持。