为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题，提出一种改进的多曝光融合方法，利用自适应曝光代替手动曝光，并对图像融合过程进行优化。首先，将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析，将被测物体表面反射率不同的区域分为若干组，分别计算出每个组别的最佳曝光时间；在此基础上，拍摄不同组别对应最佳曝光时间下投射白光和条纹的图像，并去除图像中超过设定阈值的高灰度值区域，再将投射白光处理后的图像制作成掩模图，与相同曝光时间下投射条纹处理后的图像相乘，进而对多组相乘后的图像进行亮度压缩与融合；最后，通过CLAHE算法提高融合后所生成条纹图的对比度与清晰度，并对条纹解相后进行点云重建和尺寸测量。实验结果表明：文中方法中自适应曝光相较于手动曝光具有高效性和准确性，U型卡、连接块、圆盘三个高动态范围表面物体的点云重建率分别高达99.98%、99.74%、99.76%，测量出的标准块阶梯高度差绝对误差为0.062 mm，相对误差仅为0.69%，该方法有效解决了高动态范围表面物体测量时点云缺失的问题，提高了三维轮廓的测量精度。

针对微显示器分辨率、刷新率低，显示运动画面时产生动态假轮廓等成像问题，通过分析超像素技术的特性及驱动原理，结合数字驱动方式，提出数字驱动型超像素扫描策略。利用人眼的积分特性和视觉暂留特性，通过帧与帧之间在时间上切换，空间上偏移的方式，降低数据传输带宽，改善动态假轮廓现象，提升显示器成像效果。结合超像素技术设计一款数字驱动型超像素微显示控制器，并在分辨率为2 048×2 048的全彩硅基OLED微显示器上验证其可行性。仿真分析结果表明，基于超像素的数字驱动扫描策略在分辨率主观感知不变的条件下，数据传输带宽减少50%。利用最小可察觉失真积分法进行评估，超像素扫描策略动态假轮廓等于0和不超过8灰度的概率分别约为93.3%和99.3%，成像质量有较大提升。

大口径离轴非球面光学元件的应用需求呈大幅增长趋势，如空间/地基大口径望远镜、航空光电和地面跟踪瞄准装置等。同时，日益增大的元件口径和越来越短的加工周期使得高效高精度制造工艺成为大口径离轴非球面光学元件加工的核心问题。精密磨削作为大口径离轴非球面元件的材料高效去除工序，磨削面形精度(Peak-Valley, PV)和损伤层深度直接决定了后续的抛光难度与周期。因此，开展了大口径离轴非球面光学镜面的控形控性高精度磨削研究，即提升大口径离轴非球面光学元件的磨削面形精度的同时降低磨削损伤深度，实现二者在数值上的协同逼近。在控形方面，确立了机床结构方面影响低频面形形状与精度的主要影响因素，探究了A轴零位误差、Y轴对中误差、砂轮形状尺寸误差、磨削方法路径和Z轴面形补偿等因素对面形精度的影响规律以实现工艺参数的协同控制与精度优化。在控性方面，获得了磨削损伤深度随磨削参数的变化规律并建立了磨削损伤深度与磨削表面粗糙度的映射关系，提出针对大口径离轴非球面磨削亚表层损伤抑制策略。对640 mm口径离轴非球面镜进行形性控制磨削实验后，面形精度达到3 μm，表面粗糙度Ra小于24 nm，Rz小于0.2 μm，依照表面粗糙度与亚表面损伤层深度映射关系，亚表面损伤层深度5 μm左右，逼近面型精度。经验证后续抛光周期大幅缩短，对大口径光学元件的高效高精度加工具有重要参考价值。

提出一种非稳腔激光器光瞳位置提取的方法，用于光路自动准直中光瞳位置的提取。首先使用双边滤波对原始图像进行预处理，然后用系数β乘以大津算法的图像阈值得到图像的阈值，对图像进行阈值分割。得到二值图像后，对二值图像进行中值滤波。通过边缘提取算法提取二值图像中的轮廓，然后利用轮廓的中心和组成轮廓的点的数目这两个轮廓属性，找到光瞳图像的内轮廓。使用RANSAC椭圆拟合算法拟合内轮廓，以椭圆的中心作为光瞳的位置。本文提出的光瞳位置提取方法，在满足实时性要求的同时，减少了内轮廓噪声对椭圆拟合的影响，提高了光瞳位置提取结果的准确性和鲁棒性。在100帧仿真光瞳图像的内轮廓中添加40%幅值为0~13的随机噪声点的情况下，所提方法比直接椭圆拟合方法的提取结果具有更高的准确性和鲁棒性，提取位置偏差的AVG比直接椭圆拟合的结果小0.283个像素、位置偏差的最大值小0.660个像素、位置偏差的RMS小0.136个像素。