针对异形件曲面弧度的测量问题, 提出了一种基于单目视觉的曲面弧度测量方法.首先, 用基于三色LED环形光源和CCD彩色相机组成的单目视觉系统采集单张包含被测曲面表面特性的彩色图像; 其次, 分析该图像的彩色分布特征、灰度变化规律和相邻区域特征的相关性, 设计分割方法, 完成目标曲面的分割; 然后, 基于单目视觉系统成像模型, 结合材质与实验环境相关参量, 推导出被测表面高度计算方程; 最后, 解出相邻像素点间的高度累加分量, 进而还原被测点的高度, 在此基础上, 建立曲面弧度测量模型并完成曲面弧度测量.分别对3D打印曲面样品、螺钉螺纹、SIM卡槽进行了曲面弧度测量实验, 与激光三角法测量结果对比, 所提方法误差小于±3.6%, 测量准确度为0.000 1 rad, 曲面弧度测量时长小于0.6 s.实验结果表明, 该方法对测量物体边缘、高度突变, 高度渐变等类型的曲面都具有良好的适应性, 在实现较高准确度测量的同时, 具有较快的测量速度.

利用波前传感器测量自由曲面镜片时，由于自由曲面镜片的直径通常大于波前传感器的接收孔径，主要采用子孔径拼接技术测量镜片的波前像差。针对子孔径拼接技术测量中存在着操作繁琐、数据处理量大等问题，提出渐进多焦点镜片波前像差的扩束测量方法，得到渐进多焦点镜片中央直径为22 mm圆形区域内的波前像差。为了验证试验的可靠性，将测量得到的波前像差泽尼克表述中的离焦项转换为球镜度，与条纹偏折法测量得到镜片的球镜度进行对比实验，实验结果证明了渐进多焦点镜片波前像差的扩束测量方法可以用于渐进多焦点镜片波前像差的检测。

散斑噪声是激光干涉时的普遍现象, 其覆盖被测表面对应区域的形状信息, 造成测量误差。针对斜入式激光干涉测量中散斑噪声的特点, 提出一种基于物体像的散斑噪声的识别方法。该方法通过统计物体像中有效测量区域和背景区域内灰度分布的特点, 自动计算出判定散斑噪声的上下阈值。基于物体像与干涉条纹图像间微米级的映射关系, 得到干涉条纹图像中散斑噪声的位置。设计了相关实验, 对干涉条纹图像中识别出的散斑噪声区域进行修补, 消除了包裹相位图中一个条纹周期内相邻像素点间大于π的相位突变。

提出了一种基于空间光程差调制的条纹位置测量方法, 用于恒星干涉仪条纹搜寻和条纹追踪.来自基线两端的两光束合束时, 通过合束器在两光束之间引入一个倾角, 用以实现静态的空间光程差调制.使用成像透镜将静态光程差调制得到的白光干涉条纹成像到CCD探测器上.白光条纹位置的偏移与两光束之间的光程差大小相关, 使用获得的干涉条纹实时计算白光条纹位置, 测量出两束光之间的光程差, 用于延迟线的实时光程差补偿, 从而可以稳定干涉条纹.数值模拟和实验结果表明, 采用该方法获得的最大光程差测量误差为0.159 μm, 小于数值模拟和实验所用宽带光的平均波长0.555 μm, 测量精度满足条纹相干的要求.与时间调制方法相比, 该方法原理和算法简单, 且对于大气扰动更不敏感.

基于马赫曾德干涉原理，设计搭建了可调制与放大干涉条纹的光压测量装置.由频率和功率可调制脉冲激光产生光压，使真空中两面高反镀铝薄膜产生微小形变（位移），从而使由氦氖激光器发射、经半反半透镜分束的参考光和信号光的光程差改变，即干涉条纹发生改变.用CCD记录干涉条纹位移量，数据处理获得干涉条纹位移量和薄膜形变量的关系，计算出脉冲激光在薄膜处的光压.分别讨论了脉冲激光入射角度、频率等参量对检测结果的影响，并通过双角度入射方法消除了热辐射效应的影响.该检测装置可测得最小光功率为15.0mW所产生的光压大小为13.42 μPa，线性工作范围为15.0 mW（13.42 μPa）至200 mW(1179 μPa)，且工作稳定、灵敏度高，测量结果准确.

针对长时间使用电脑造成的视疲劳问题, 研制出了爽目电脑护眼仪.该护眼仪采用双向光干预技术, 其中, 纵向光采用8 000 K色温的仿自然光光源, 横向光通过特殊设计的护眼色谱卡后变为波段为550~700 nm的组合光谱.对比爽目电脑护眼仪使用前后的效果, 使用后被试者的主观评价更好、满意程度更高, 客观试验结果表明, 闪光临界融合频率和眨眼次数在使用该护眼仪后得到了明显增加, 经统计学t检验处理, 差异具有显著性(P<0.01).由此可知该爽目电脑护眼仪通过调整外部视觉光环境有效缓解了电脑视疲劳.

云粒子探测仪效率高、结构简单，在人工影响天气的活动中起着重要的作用.本文提出一种使用单模光纤耦合输出的685 nm激光作为光源的新型云粒子探测仪.该仪器利用小孔光阑切割激光光束，使用相对均匀的中央部分的光束照亮云滴，采用具有两个高速A/D转换芯片（10M/S）的嵌入式计算机来不断地获取和处理云滴粒子信号，将所有云滴的原始数据存储在嵌入式计算机的固态磁盘中进行云滴粒径分布计算，并将计算结果发送到机舱内主计算机中即时显示.实验中，使用固定尺寸的标准粒子对仪器进行标定，获得不同直径云滴粒子信号变化幅度，从而获取该探测仪对云滴粒子的响应曲线；将探头安装在飞机上进行了现场观测实验，结果表明这种探头具有云滴测量能力.

为评定光斑环围参量（包括环围功率和环围尺寸）阵列测试法的测量不确定度，给出了环围参量一般形式的定义和连续形式的计算表达式，归纳并比较了阵列测试法下光斑环围参量的3种常用计算方法，即近似环围功率法、准确环围功率法和等效环围尺寸法，给出了零阶近似下环围参量离散形式的计算表达式。根据不确定度传递律，推导了基于等效环围尺寸法的环围参量测量不确定度的一般表达式，讨论了常见简化条件下的环围参量测量不确定度表达式。建立了光斑环围参量计算及其不确定度评定的一套较完整的方法。以强度为高斯分布的光斑为例，得到了简化条件下的环围参量测量不确定度的解析表达式，并用数值模拟法验证了其正确性。

为了优化大型望远镜次镜支撑结构的静力学和动力学性能,采用有限元分析的方法,计算了次镜支座最大变形与次镜支座的偏置角、四翼梁叶片厚度的关系；分析了四翼梁结构的频率与叶片偏置角的关系.分析证明当次镜支座偏置一定角度时能改善结构的静力学性能；当相对的两片叶片从直径线上错开一定的距离,对提高望远镜的谐振频率是十分有利的,在两者之间综合取舍确定了四翼梁的优化形式.分析结果表明,优化后的四翼梁结构的静力学和动力学性能均有提高.