提出了基于边界跟踪、轮廓定位和曲线拟合的光学相干层析成像(OCT)图像中角膜厚度的自动测量方法。分别测量了高信噪比以及存在噪声和伪影的角膜OCT图像中的角膜厚度,并验证了所提方法的有效性和实用性。研究结果表明,所提方法不仅可以精确测量高信噪比角膜OCT图像中的角膜厚度,对存在噪声和伪影的角膜OCT图像也有很好的测量效果。与已有的角膜厚度测量方法相比,该方法具有抗干扰能力强和测量精度高的优点。

为了精确测量“高分二号”(GF-2)卫星上相机和星敏感器的相对安装姿态，建立了一套高精度自动化测量系统。针对该系统研究了基于多传感器数据融合的高精度测量算法、基于理论安装数据驱动的自动测量模型、以及基于图像识别的立方镜法线搜索算法。该测量系统主要由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助准直的自准直经纬仪构成，通过融合精密转台的转动角度、自准直经纬仪的俯仰角和偏航角等数据计算被测设备安装姿态角度。测量时需先对系统进行标定，制定自动测量规划，然后通过电机驱动使设备自动到达预定位置和角度进行测量。若星上设备安装偏差较大导致被测对象超出自准直经纬仪测量范围时，可启动CCD相机对被测对象局部区域进行搜索识别，并引导自准直经纬仪实现精确准直测量。对测量系统进行了实验验证，结果显示: 该系统姿态测量精度可以达到5″，与标准值比对最大偏差为4.1″; 该测量系统已用于GF-2卫星的相机和星敏器相对姿态测量中，重复标准差最大为3.5″，满足GF-2对机上设备安装姿态测量精度的需求。

考虑高精度子孔径拼接干涉测量技术对自动化拼接的要求, 提出了一种子孔径零条纹自动快速调节方法。分析了干涉条纹数量对拼接误差的影响, 分析显示: 当子孔径干涉条纹数量少于5条时, 干涉仪回程误差小于λ/50(PV值)。对子孔径拼接测量装置进行了结构优化, 提出了拼接位移台角位移偏差自动补偿方法, 实现了各个子孔径的零条纹测量, 进而控制了子孔径拼接的累积误差。对450 mm×60 mm长条镜进行了子孔径拼接干涉测量, 结果表明: 自动测量结果与手动调整零条纹测量结果在面形分布上更为一致; 但前者测量速度及测量效率都有所提高, 测量时间平均减少5 min。提出的方法不仅能完成干涉拼接测量装置的自动定位及自动快速调整, 还提高了测量重复性与检测效率。

为了提高光具座自动测焦距时的测量精度, 设计一套连续变焦光学系统。该系统包括自准直组件和变焦组件两部分, 可以调节CCD靶面上接收到的图像大小, 得到最佳测量结果。根据设计指标要求, 在控制系统总长的基础上进行初始结构选择和像质优化。设计完成后的自准直组件焦距200 mm, 变焦组件焦距200 mm~20 mm, 对接后的变焦系统可实现图像大小1×~10×连续调节。模拟实验表明: 变焦系统像质良好, MTF曲线接近衍射极限, 弥散斑小于CCD像元大小, 可以满足实际检测需求。

线结构光作为一种主动式、非接触的测量技术,在质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。城市的发展使得轨道列车的需求越来越大,因此车体的尺寸精度将直接影响列车的装配质量、行车性能和安全。提出了基于线结构光的轨道列车车体尺寸测量方法和该系统的标定方法,同时搭建了测量实验系统,实现车体空间尺寸精确可靠的自动化测量。该标定方法降低了标定设备的成本,简化了标定过程,提高了测量系统工程化应用的便捷性。实验结果表明,使用这种标定方法使整个测量系统测量精度达到0.5 mm。

介绍了一种利用非对称液芯柱透镜结合实时光学图像特征提取方法测量液相扩散系数(D)的方法。该方法基于图像采集系统的软件开发工具包对采集系统进行二次开发, 并用自编应用软件对图像中特定区域进行亮度及宽度的特征提取。然后, 依据图像特征自动寻找出实验所选液体折射率薄层清晰成像点的位置并记录该位置随时间的变化关系。最后, 根据Fick第二定律计算出液相扩散系数。采用这种方法, 实验研究了室温(25 ℃)条件下乙二醇在纯水中的扩散过程, 测得其扩散系数D=1.164×10-5 cm2/s, 与文献报导值的相对误差为0.34%。与直接观察测量法相比较, 此方法实现了测量的自动化, 避免了人为主观判断误差, 具有测量快速、准确, 计算耗时短, 实验测量结果稳定的特点。

为了实现航天用O形密封圈的智能化全自动测量与检测，建立了双工位智能测量与检测系统，研究了大量程测量与曲面缺陷检测系统集成方案以及测量路径自主规划技术。首先，针对O形圈的柔性结构、曲面外形以及内径与截面直径之比跨度大的特点，提出基于多视场协同的双工位智能测量与检测方案，介绍了系统集成方法及其工作原理。然后，根据密封圈在大视场中的全景图信息及检测路径规划基本准则，导出了通用的小视场图像采集路径计算方法。最后，建立了密封圈检测路径的物理坐标与大视场图像坐标的映射关系，实现了系统的智能化全自动检测。实验结果表明：本集成方案能够对外形尺寸为Φ5.4~Φ140 mm的O形圈进行智能化自主测量与检测，实际检测路径的位置与理想位置之间的平均误差为0.086 mm；与手工测量和检测相比，效率提高了20倍以上，能够满足航天用精密密封圈的智能、高效、全自动测量与检测要求。

提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较，进而测量出各个参数；该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描，通过计算机对点云数据进行处理，计算出直径、轮缘厚、踏面磨耗以及轮辋宽等参数，对线结构光视觉传感器与轮对的相对位置和姿态没有严格要求，提高了测量精度。实验结果证明了方法的可行性。