利用光栅条纹投影法进行非接触式三维形貌测量已经成为各个领域中对复杂被测对象进行尺寸测量的主要方法。然而，对表面同时具有高反射率和低反射率区域的被测对象进行快速准确的三维测量，一直是众多学者的研究对象和工业中急需解决的问题。本文首先根据理论分析和仿真分析，得出投影不同条纹强度幅值在不同信噪比时的相位误差大小，据此进一步提出无需提前标定被测表面反射率及最佳投影条纹强度幅值时的高动态范围三维形貌测量新方法：首先利用两组不同强度幅值的相移光栅条纹图进行三维测量；然后对两次测量进行融合得出比较完整的三维形貌测量结果，通过实验验证了该方法的可行性和有效性；最后对反射率相差较大的被测物体表面进行三维形貌测量实验。根据实验结果可知，该方法不仅可以有效测量高动态范围表面，而且提高了测量效率，并为最近提出的高速测量方法（单个投影周期内两次采集条纹图）的有效性提供了理论与实验依据。

光亮表面因其反射特性,一般三维形貌测量方法对此难以测量,针对该问题,本文给出了基于双目视觉结合相位偏折法对光亮表面进行三维形貌测量的方案。双目系统布局选用相机横向摆放方式,完整的屏幕-相机-可调节载物台测量系统被集成在定制框架内。对相移法中存在的非线性相位误差进行校正,在主值相位图内进行反向相位误差补偿,提高解包裹精度,为减小标定误差,将系统标定得到的位置参数使用Levenberg-Marquardt算法优化。结合光亮表面法向量唯一性和相机的极线约束提高匹配点搜索效率,对传统三角法求空间点进行改进,提高待测物表面点求取准确性,实验结果验证了所提方案具有较高的测量精度和稳定性。

为了减小光栅投影三维测量系统中数字投影仪的非线性响应引起的相位误差,提出了一种提高物体相位测量精度和速度的多频条纹反向相位误差补偿方法。该方法通过投影与最高频率相同且具有特定相移量的补偿相移条纹图,获取相位误差大小相等,符号相反的两幅主值相位图,二者运算后误差得以抵消,与多频法相结合从而得到精确的绝对相位值。采用标准平面对提出的方法进行实验验证,并与最近提出的希尔伯特变换补偿方法以及典型相位补偿方法进行比较。实验结果表明,所提方法能有效提高相位测量的精度和速度。通过对自由曲面以及表面不连续物体进行相位误差补偿,进一步验证了该方法的可行性和有效性。

为提高头盔式单目微光夜视仪中光学系统的成像质量，并满足夜视仪结构紧凑、质量小的指标要求，提出在微光夜视仪光学系统设计中引入高次项非球面透镜的设计方法。针对具体的头盔式微光夜视仪，根据微光物镜、目镜系统技术参数计算理论，确定该微光夜视仪光学系统的技术参数，应用光学设计软件ZEMX上机调试，并在光学系统设计中引入高次非球面透镜，使物镜系统镜片数由原来的9片减少为6片，目镜系统由原来的9片减少为7片，简化了结构，并提高了成像质量。设计结果表明：在头盔式微光夜视系统中采用非球面透镜可以提高系统成像质量，简化系统结构。

火焰特征是反映火工品燃烧性能的最重要、最直观的因素。通过比较几种火焰采集方法的优缺点，根据火工品火焰燃烧时间短、速度快和非接触性的特点，基于近年来迅速发展的数字图像处理技术建立了机器视觉系统。选取了先进的高精度大容量缓存彩色面阵CCD相机和彩色图像采集卡，进行遥控测量，得到了比较精确的序列火焰图像。并运用数字图像处理技术，根据火焰颜色和形状对火焰图像进行了初步分析，为进一步图像处理分析提供了有力的依据。

提出了基于计算机视觉和数字图像处理技术的火焰长度计算方法.根据色度学和数字图像处理原理,通过对火焰图像进行阈值分割,去除噪声,寻找火焰边界,计算长度和面积,找出火焰最长值及最长点的坐标.根据火焰长度变化曲线和最长点坐标位置变化曲线,反映出了火焰燃烧的稳定性比较好.