针对工作台运动误差, 提出了一种基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法。通过液晶空间光调制器(SLM)生成无衍射光, 利用两束无衍射光干涉生成莫尔条纹。设计了无衍射光莫尔条纹三自由度测量光路, 建立了三自由度运动误差数学模型, 并用几何分析法将三种运动误差 (偏摆角、滚转角和俯仰角 )进行分离。利用旋转台模拟不同大小的三自由度运动误差, 带有误差信息的无衍射光和莫尔条纹图案分别由 CCD1和 CCD2接收。实验结果表明, 通过光斑中心偏移量计算出的实际运动误差值接近理论值, 测量误差不超过 0.0104°, 验证了无衍射光莫尔条纹三自由度测量系统的可行性与正确性。

常规竖直狭缝光栅和倾斜狭缝光栅的发光二极管(LED)屏裸眼3D显示器分别存在明显的莫尔条纹和立体图像串扰等问题,为此,提出一种弱化莫尔条纹的狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器,它由LED屏和错位非均宽透光条的狭缝光栅构成。该狭缝光栅根据LED屏黑矩阵较宽的特点,通过适当增大透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置,来增加狭缝光栅周期结构与LED屏像素周期结构之间的差异,降低莫尔条纹中暗带的对比度,并使莫尔条纹变得稀疏,从而达到既能弱化莫尔条纹,又不会明显增加立体图像串扰的目的。制作了所提狭缝光栅LED屏裸眼3D显示器样机,获得了莫尔条纹显著弱化、无明显立体图像串扰的显示效果,验证了理论的正确性。

为了精确提取莫尔条纹偏移量, 提出了隧道探索算法, 并将其应用于实际莫尔条纹分析.使用双光栅产生莫尔条纹, 抓拍多方向投影.应用数字图像处理技术, 追踪分析实验莫尔条纹.首先, 追踪各条纹的极大值分布, 根据条纹极大值分布挖掘条纹隧道, 调整挖掘宽度, 即像素宽度, 既实现隧道贯通, 又不干预相邻条纹.然后, 二值化莫尔图, 噪声滤波, 滤除条纹隧道壁上的噪声毛刺, 使隧道壁趋于光滑.最后, 根据两侧隧道壁的布局, 探索条纹隧道走向, 提取隧道走向数据, 获得条纹偏移量.并进一步转换为偏折角, 即光学计算机层析投影.应用非线性自适应迭代重建算法对偏折角进行迭代重建.结果发现, 最高重建截面温度是492 ℃, 额定电热器表面温度大约500 ℃, 重建截面恰恰在电热器上表面上方, 所以重建结果是有效的.

双光栅叠栅条纹对准方法具有精度高、可靠性强等特点，适用于接近接触式光刻。为了实现高精度测量，实际应用中要求掩模光栅标记与硅片光栅标记高度平行。掩模光栅标记在CCD中成像通常存在一定的倾斜角。由此，在已提出的相位斜率倾斜条纹标定方法上，提出了一种改进方法。该方法充分利用掩模光栅45°和135°两个方向的相位信息标定CCD的成像位置，以实现掩模光栅条纹的标定。对比两种方法分析表明，改进后的方法具有倾角测量范围大、抗噪性强、精度高等优点，理论极限精度优于0.001°量级。

Talbot-Moiré技术是目前长焦距测量研究的热点。利用Talbot-Moiré技术测量长焦距时，很多都需要测量莫尔条纹的宽度或斜率，而CCD的标定精度直接影响测量精度，因此需要对CCD精确标定。文中提出采用光栅作为系统的自基准进行标定，再用图像处理的方法标定CCD。为了检验该方法的精度，在MATLAB中生成一个标准条纹图案，用图像处理和灰度拟合对其进行亚像素定位。经过对标准条纹的标定，验证了采用该文的定位方法条纹中心定位误差小于0.1个像素。最后用光栅为自基准标定了CCD，并与量块的标定结果进行了对比，证明该文的标定方法不但简单可行，而且精度较高。

在红外成像半实物仿真领域，电阻阵列一直是近 20多年的研究热点，但其固有的辐射非均匀性对成像的保真度有着很大的负面影响。为了对电阻阵列进行非均匀性校正，必须对电阻阵列的非均匀性进行精确的测量。给出了电阻阵列 Flood非均匀性测试法系统模型；分析了莫尔条纹的产生原因；针对非 1:1映射比例下 Flood非均匀性测试方法产生的莫尔条纹，提出了基于莫尔条纹预测的电阻阵列 Flood非均匀性测试方法。仿真结果表明，该方法在小于 1:1映射比例下可以取得很好的效果。

长焦距测量的Talbot-Moiré法是研究热点，目前很多方法虽然都是基于Talbot现象和Moiré技术，但基本原理和实验方案各不相同，因此焦距计算公式也不相同。基于透镜位相变换作用，利用Talbot效应和Moiré条纹，通过图像处理的方法获得条纹的斜率变化，根据焦距与莫尔条纹斜率之间的关系求得透镜焦距。由于长焦透镜的焦距相对于被测透镜厚度大得多，完全可以看作是薄透镜对光束的变换，可用薄透镜对球面波的变换作用来近似表示其对高斯光束的变换。因此，该方法测量长焦透镜焦距对于高斯光束与非高斯光束焦距测量结果无差别，均适用。最后全面分析了该测量方法的误差及精度极限。在影响测量精度的各个误差因素中，光栅节距误差对焦距测量的影响最为显著。

光栅编码器装调的偏心误差和使用中安装转轴的振动严重影响光栅编码器的测量精度，限制了光栅码盘的应用范围。为了消除光栅编码器偏心与振动对测量的影响，在双读头法的基础上，提出了四读头法消除光栅编码器偏心和振动影响的方法，并进行了理论推导和仿真。结果表明，采用沿光栅编码器圆周均匀分布的四读头读取叠栅条纹信号，并将检测相位相加除以4的方法比当前普遍采用的对径读头读数相加除以2的方法更能有效地提高光栅编码器的测量精度，从而降低了光栅编码器的装调要求。利用四读头各自采集的测量信号可以解算出偏心方向和偏心量，从而可以消除安装转轴振动的影响。对光栅编码器的进一步应用研究具有指导意义。

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距，并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率，用CCD采集莫尔条纹图像后，利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理，有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹，通过对条纹进行标记, 为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据，采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.