双向相移结构光三维成像具有更高鲁棒性，但在两个方向上使用相同数量的多频相移编码，增加了扫描时间。利用极线几何，提出一种改进的双向结构光编解码算法，在保证精度的前提下能有效减少一个方向的编码图像的数量。首先，在纵向进行多频相移结构光扫描，得到纵向相位。利用极线几何，将纵向相位映射为横向临时相位。然后，在横向使用最高频结构光扫描，得到横向的高频缠绕相位。利用横向临时相位，对横向的缠绕相位进行解缠绕，得到最终的横向相位。最后，建立相机和投影机间的直线模型，在计算三维点云时，计算相机视线和投影机视线的交点，避免了传统的矩阵求逆方法，提高了点云计算速度。实验结果表明：1）最终横向相位的均方根误差为4.89×10-3rad；2）双向扫描和单向扫描后的三维点云计算速度分别提升了6.08倍和4.10倍；3）与传统的方法相比，所提针对单向扫描三维重建方法的误差在10-11mm以内。

扫描摆镜伺服系统是扫描型热像仪的核心部件之一，扫描摆镜摆动周期需适应热像仪视频制式的要求。为了支持扫描型热像不同速率视频输出的需求，基于双向扫描摆动方式，设计并实现了多扫描周期摆镜伺服系统。给出了基于FPGA、MCU 构架的硬件方案、目标轨迹特性及控制算法的设计方法。实验测试结果表明本扫描摆镜伺服系统具有跟踪精度高、频率切换时间短和运行稳定等特点，具有很强的工程实践性。

针对斜齿轮轴齿面激光熔覆层的开裂问题，采用数值计算的方法对其开裂倾向进行了分析，分析结果表明：齿根部位产生了较大的温度梯度，而齿面熔覆层内呈明显的拉应力状态，且主要集中在齿根部位，齿根部位的熔覆层将成为开裂的薄弱部位；裂纹发展的趋势将由齿根部位萌生，然后向其表面扩展然后向齿顶方向延伸。在双向扫描工艺条件下，轮齿内部的温度分布更加均匀，而熔覆层内拉应力水平明显降低，并在一定程度上减轻了齿根部位的应力集中问题，有利于控制熔覆层的开裂倾向。采用两种扫描方法和熔覆参数进行组合，对斜齿轮齿面进行了熔覆试验,试验结果表明：双向扫描工艺对于齿面熔覆层开裂具有一定的抑制作用，并最终获得了适合齿面熔覆的工艺和参数。