为了从海量激光聚变靶丸中高效检测出符合激光核聚变试验要求的靶丸, 提出一种针对靶丸流水式测量的快速筛选技术。所提技术利用机械臂控制显微镜逐一对待测靶丸放大并通过CCD成像, 利用空间矩亚像素细分算法计算出靶丸的亚像素级轮廓信息, 进行圆度评定, 并根据圆度大小对靶丸进行筛选。通过机械臂和靶丸放置盘之间的三维运动配合, 可遍历测量所有待测靶丸。经过理论及实验证明该方法空间分辨力优于0.51μm, 可快速、精确地对海量靶丸进行初步筛选。

利用石英倾斜仪CCD驱动器、高精度电动位移台和光路系统搭建测试平台, 对线阵CCD亚像素细分定位中的一种灰度加权重心法进行实验测试。通过噪声漂移实验和分辨力测试实验, 验证了灰度加权重心法能够有效抑制噪声干扰, 提高CCD像点定位分辨力, 实现线阵CCD亚像素细分定位。实验结果, 倾斜仪CCD驱动器采用加权重心法将像点定位分辨力提高至了1/3像素。

为满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度的检测需求，设计了基于电荷耦合器件(CCD)机器视觉技术的红外瞄具零位走动量检测系统。提出一种新的零位走动量检测模型，依据检测系统的技术指标及要求，设计了离轴抛物面反射式准直光学系统及针孔靶。为减小由相机倾斜引入的测量误差，建立了相机姿态自适应校正模型，并首次将其应用于零位走动量测量中。设计了图像判读软件，采用重心法对靶标中的圆斑中心进行定位，利用泽尼克矩的旋转不变性，对边缘像素点进行细分。成功研制了一台样机，加工装调后进行了测试实验，结果表明，系统的不确定度优于0.02 mil，能有效避免由相机倾斜引入的测量误差，满足红外瞄具零位走动量数字化、高精度测试要求。

基于体式显微镜和数字图像相关法，提出并实现了一种用于对微小尺度材料进行全场三维变形测量的显微数字图像相关系统。针对体式显微镜标定，提出一种高精度的基于B样条曲面重构的成像系统畸变模型，该模型通过采集自主设计的高精度平面标定板图像，来构建无畸变图像平面和标定板平面之间关系，并以此确定空间B样条曲面形式。利用一种高效的对称亚像素细分法来实现数字图像的高精度匹配，并介绍了所提系统进行三维测量和分析的过程。实验结果表明，标定结果的平均重投影误差为0.03 pixel，位移测量精度优于0.2 μm，应变测量误差的标准差不超过100 με。同时，实验结果也证实了该系统可以准确、全面地实现对微小尺寸材料表面的全场三维变形测量。

为提高船体扭转角变形的测量精度,依据条纹宽度变化求测量扭转角的原理,研究莫尔条纹宽度变化与测量精度的关系,得出增大莫尔条纹宽度可提高测量精度的规律;为克服增大条纹宽度受限于CCD感光面积的不足,采用莫尔条纹图像亚像素细分方法,使条纹宽度测量的最大误差达到0.036pixel,扭转角测量精度提高到1.2″.