提出了基于聚焦融合的被测石材表面三维重构方法, 实现对石材大板表面微观质量的检测。通过CCD摄像机与放大镜头的组装作为图像传感器, 使其在驱动电机控制下沿垂直于被测石材大板表面的方向拍摄序列显微图像。将不同层面的图像采用改进的拉普拉斯算法提取出图中所有清晰区域并融合成一幅近似全焦图片 , 融合后的图片包含了被测石材大板表面的全部特征信息; 通过聚焦测度算子、高斯插值确定深度信息, 重构出被测石材大板表面三维轮廓, 得出量化的表面粗糙度数值; 与触针式轮廓仪测出的数值和轮廓线进行分析比较, 验证其精度和可行性。

以单束正交线偏振光为光源, 利用角向偏振显示器, 采用CCD摄像机进行图像采集, 利用Matlab软件进行图像处理, 设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统, 并研究了其角度特性.实验结果表明：系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时, 角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°, 测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°, 测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片, 检偏器和分光比为50:50的分束器, 构建了椭圆偏振光测量系统, 完成了椭圆偏振光测量实验, 椭圆率为0.198.

设计并实现了一种基于EP3C40型FPGA的可编程片上系统(SOPC)嵌入式系统的CCD摄像机, 使用FPGA完成CCD的驱动时序产生、数字图像统计处理、串口通讯、自动调光及自动增益、快速调光等控制功能。该摄像机具有高灵敏度、低噪声的特点, 能适应外界光照条件的快速变化, 适用于**装备、科研以及监控等领域。

传统的摄像机标定是在一定的摄像机模型下,基于特定的实验条件,如形状、尺寸已知的标定物,经过对其进行图像处理,求取摄像机模型的内部参数和外部参数。标定摄像机参数的方法很多,大多数采用变焦距法、径向准直法及根据透射成像原理进行标定,针对摄像机的像面中心的标定。文中建立CCD摄像机透视成像的数学模型,运用RAC标定法建立求解摄像机外部参数方程组,从而推导出在径向畸变模型下求解摄像机内部参数的方程。该方法采用CCD能很好地提高精度。实验结果表明,该方法计算量小,标定精度较高。

为了避开复杂繁琐的摄像机标定过程，提出了一种基于CCD摄像机的电子白板系统参数标定新方法，实现了开机自动标定系统参数的功能。采用Harris角点检测算法成功提取了参考点的像素坐标，并直接运用射影变换交比不变性，推导出白板边框图像像素距离与实际物理距离的映射关系式，进而获得了摄像机的光心坐标。简要分析影响系统标定精度的因素，并设计出减小标定误差的方案，最后搭建实验平台标定系统参数。实验结果表明：该标定方法实现简单,应用方便，且对于单位长度为1 cm的标定块而言，标定误差小于0.04 cm。

利用准直激光、单轴倾角仪和CCD摄像机建立了一种俯仰角组合测量系统以提高俯仰角测量的精度和稳定性。首先，给出了俯仰角组合测量模型，基于坐标旋转算法和迭代方法研究了俯仰角的组合测量原理。然后，采用蒙特卡罗法对影响组合测量系统精度的各个因素进行了全局灵敏度分析。结果表明，与目前工程测量中普遍采用的倾角仪直接测量俯仰角法相比，组合测量法能够获得更高的测量精度和稳定性。利用高精度三轴转台进行的俯仰角测量实验表明：±8°测量范围内，组合测量法误差绝对值最大为0.3 mrad，标准差为0.16 mrad。理论分析和实验结果证明，提出的组合测量法有效地提高了俯仰角测量精度和稳定性，适合工程上的测量需要。

激光雷达和CCD摄像机各自都具有快速获取物体空间信息的能力，广泛应用在真实场景的三维建模中。激光雷达与CCD摄像机数据融合面临的首要问题是二者之间坐标系的标定，针对脉冲激光雷达和CCD的特点设计了一种三维标定靶，提出了一种改进的外部标定算法，利用主成分分析法拟合平面，提高了标定精度。将激光雷达和CCD标定算法运用在物体三维建模中，研究了基于外部标定算法的三维重建和纹理映射，取得了较好效果。

为了研制一种照度检测范围宽、结构简单、操作简便，并能产生均匀光辐射分布、自动调光的照度测量装置，通过对传统照度测试方法所使用的结构形式和光源进行分析，提出了一种采用曲面反光灯杯加内置灯的光源以及单片机自动控制的新型CCD摄像机照度检测装置的设计方法。并在文中详细介绍了光源设计、照度探测器设计、控制电路设计以及试验等研制过程，最终研制成功的新型CCD摄像机照度检测装置实现了光源的均匀辐射、自动调光等功能，适用于各类CCD摄像机1.0×10-1lx～1.0×105lx照度范围的检测。

为了提高路面病害检测系统的精度和自适应能力，研究了自动路面裂缝图像增强技术。针对图像每个像素建立由邻域一致性模糊熵测度、邻域模糊方差以及全局模糊隶属度组成的模糊特征模式对所有像素进行分类，实现对像素灰度渡越点位置的准确估计；在模糊隶属度函数设计上，利用修改控制顶点和权因子可局部地修改曲线形状的功能，通过非均匀有理B样条函数设计出一种双“S”形模糊隶属度函数作为灰度变换函数。提出的路面裂缝图像增强技术中的灰度变换函数不仅能和渡越点的位置很好地结合，而且其形状调节因子具备良好的灰度集中能力，仅需很少次数迭代增强就能达到突出路面裂纹的效果。实验结果显示，利用提出的图像增强技术可使路面裂缝病害像素正确检测率达到95%，该技术很大程度地提高了路面裂缝自动检测系统的可靠性和检测精度。

为了提高夜间行车的视距范围，采用远距离红外照明成像技术研制了汽车主动式红外 夜视系统。经测试，在无光环境下，样机的视距可达到200m。本文深入总结了汽车主动式红外夜视系统的总体设计 技术，并对CCD摄像机和红外光源的关键参数进行了深入的分析与计算。文中的设计思路与设计方法可供相关 行业人员参考。