精密定位测量旨在针对微动目标实现微纳米精度的定位与小尺度操纵，其作为一种重要的测量技术，在工业生产、半导体制造等高端装备领域得到广泛应用。与其他测量方法不同，光学显微视觉测量技术因具备交互性强、扩展性强的特征而广泛应用于精密测量中。对基于光学显微视觉的精密定位测量技术进行分析与综述。首先，介绍光学显微视觉系统的成像模型与工作原理。其次，根据是否基于标靶图案的特征，对显微定位测量算法进行分类；同时，根据标靶图案的周期特征进行进一步的分类与探究，讨论其在不同标靶图案下的性能指标。最后，总结光学显微视觉定位测量方法在不同领域的应用与前景。该综述旨在为研究人员提供关于光学显微视觉精密定位测量技术的发展状态与趋势，促进微纳尺度定位测量技术的发展。

美国宝石学院19世纪30年代起, 首先建立了一套成熟的钻石颜色分级系统。 传统上, 钻石颜色分级靠目视以及与成套标准比色石比较确定。 目视分级结果被一些因素如检验环境、 钻石尺寸, 分级人员等所影响。 因此经常出现对一个样品, 即使是同一个人在相同环境分级检测也容易出现分级偏差。 为了避免上述问题, 利用检测设备来评估钻石颜色, 成为钻石领域的一个研究热点。 可是目前没有达到评估钻石颜色分级的要求。 该研究给出了一个有意义的方法来定量表征钻石的颜色。 该方法使用显微微区定位检测方法来定量评估钻石颜色, 同时该方法可以避免钻石尺寸大小对钻石颜色分级的影响。 可见光分光光度计原理被使用在该方法。 该方法由样品系统、 微区定位显示系统、 信号收集与计算系统组成。 D65光源被使用, 并且色温保持在(6 500±200) K; 高分辨率CCD探测器作为信号采集设备。 该方法准确检测了几套不同大小和颜色的带国家（中国）标准证书的钻石样品, 结果表明, 该方法能够快速、 准确的测量钻石的颜色坐标, 并自动转换为钻石分级系统对应的颜色分级级别, 同时靠使用微区定位检测技术, 对圆钻型钻石测试能够排除钻石尺寸引起的颜色分级偏差。 该方法对钻石分级是一个有益的潜在技术。

在视觉定位测量领域中的大尺寸测量、运动追踪、三维重建、视觉定位中,针对多相机定位系统中相机之间无公共视场或公共视场较小时系统标定困难、方法繁琐、精度低等问题,提出了一种基于精密二轴转台的多相机定位系统一体化标定方法。利用二轴转台提供角度基准,当转台一次转过所有相机视场时,各个相机依次拍摄标定图片,求解出各个相机内参以及各相机到转台的外参,利用转台坐标系中转计算相机之间的外参。整个标定过程由程序控制,实现了多相机系统采图标定的集成化、自动化,降低了标定工作量。分析了多相机定位系统的标定原理,并进行了实验验证。两相机内参重投影误差在0.17 pixel以内,系统定位精度在1 mm以内。结果表明,所提方法切实可行,精度较高,可操作性强,可应用于各种无公共视场或公共视场较小的多相机定位系统标定过程。

研究了一种基于旋转激光经纬仪三维空间定位网络的组合式激光三维扫描系统。旋转激光经纬仪定位系统的空间定位结合激光经纬仪前方空间角度交会和 GPS空间定位原理，实现并行测量多个光电传感器空间坐标。在此基础上，设计了一种组合式激光三维扫描系统，通过三个光电传感器坐标确定激光测头的空间测量位姿，实现了一种适用于现场测量便携式三维扫描系统。研制的组合式三维激光扫描装置对多个物体进行扫描获取物体表面特征点云数据，得到了较好效果。

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题, 研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS)。该传感器基于差动共焦原理, 利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位, 并结合物镜微位移驱动技术, 实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量。该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响, 显著提高了系统的抗干扰能力。将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合, 实现了对被测样品的精确瞄准。初步实验与理论分析表明：当测量物镜的数值孔径NA为0.65时, LDCS的轴向分辨力优于5 nm, 信噪比优于1 160, 过零点的标准偏差为10 nm。该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径。