提出了一种基于序列图像特征点配准和基于最小二乘估计的摄像机绕轴旋转运动精确估计算法。该算法利用序列图像帧间的强相关性,通过分析相邻两帧图像的运动,由Harris算子进行特征点检测。基于这些特征点用模板匹配方法对帧间图像进行配准,然后根据多个特征点的运动矢量用最小二乘估计获得摄像机的运动参数,并用获得的运动参数实现对摄像机绕轴旋转运动的精确补偿。实验结果表明,该方法在帧间旋转角度<10°时,摄像机绕轴旋转运动角度估计误差<5%,但是当旋转角度>14°时,相对估计误差>20%。从系统实际应用(帧间旋转<5°)来看,该方法克服了成像测量中摄像机旋转对图像处理和测量精度的影响,弥补了因像机旋转引起的测量误差大的缺陷,提高了测量精度,可满足使用要求。

针对在基于图像的高准确度测量领域中同心圆图像检测这一实际问题，分析并实验验证了Hough变换法的缺点和一般圆拟合法的不足，根据系统光轴与同心圆旋转对称轴重合的特点，提出对图像平面进行区域划分再应用圆拟合法检测的方法．建立了基于距离空间聚类和基于随机采样两种区域划分算法，并且给出了圆心初值误差的极限．通过实验仿真，证明了新算法简单高效和可靠，而基于随机采样的算法更适合于实时检测的应用．

在以CCD为核心器件的光电成像测量系统对物体进行线度测量中，成像光学系统的固有特性使得数字图像存在畸变，根据像差理论建立了三次多项式的畸变校正模型，分析比较了不同的灰度重建方法的优缺点，进行了双线性插值的灰度重建．对一种校正图像进行了噪音点滤除，进行了仿真实验．校正后的图像可用于高准确度的成像测量．

建立了基于美国海军红外传输模型的双波段单站被动测距算法.在若干相连观测时刻,远处目标被假定为具有恒定辐射强度的点源,结合美国海军模型在3.4～5 μm、8～12 μm波段上,得到了目标辐照度与探测距离的关系式.分析表明,在相邻两个探测距离上可得到四个形如lnx+bx+c=0的超越方程,通过求解即可获得相应的目标距离.给出了黄海、东中国海区的美国海军红外辐射传输模型的全部系数.最后,给出了文中算法的理论误差曲线,分析表明该测距误差小于辐照度的测量误差.