数值孔径（NA）作为投影物镜的基本参数，决定了投影物镜的成像分辨率。在利用双光栅Ronchi剪切干涉仪测量投影物镜波像差时，NA也是实现波像差高精度检测的一项基本参数。提出了一种基于Ronchi剪切干涉像面光栅轴向离焦的投影物镜NA测量方法，理论推导了像面光栅离焦时空间光程差的数学表达式，通过测量轴向两个不同位置处的剪切波前并提取倾斜项系数，利用两个轴向位置的距离以及倾斜项系数的差值计算得到投影物镜NA值。在此基础上，开展了仿真分析和实验，以NA设计值为0.3的投影物镜为测量对象，实验测得NA为0.292，测量误差小于0.004。同时开展了几何光学测量方法的对比实验，进一步验证了所提方法的有效性。该方法利用波像差检测装置测得的剪切波前实现投影物镜NA的在线测量，不需要使用额外的装置或器件。

针对深腔内深孔、微小孔或盲孔等,由于受到腔体尺寸形状和腔体结构的限制, 导致对腔体内表面的检测及腔体内孔径形位信息的检测有很大的难度,设计了一种检测腔内小孔特征以及腔内状态的内窥镜光学探头。该探头为具有90°视向角、20 mm大景深、高分辨率的细径内窥镜, 其放大倍率为-0.71×, 最大畸变为0.5%, 全视场MTF在166 lp/mm处接近0.1, 孔径检测精度为0.01 mm, 分辨率为0.005 mm, 且光学系统外径小于5 mm, 可用于对腔体直径范围15 mm～45 mm、孔径直径范围0.01 mm～4 mm的腔体零件内微小孔径形位信息的检测。

针对视觉测量硬盘圆孔直径易受到圆孔周围高反光面强反射的影响而导致测量精度不高的问题，提出了一种基于分数阶微分的图像去噪声的处理方法。通过分数阶微分算法对相机采集的带有强反射、高反光的硬盘圆孔孔径图像进行处理，消除圆孔周围强反射表面等不相关信息对圆孔边缘提取带来的影响，通过实验分别与Prewitt、Soble、Laplacian算子进行比较，证明分数阶微分可有效减少所要分析的图像信息量，更好地增强圆孔边缘轮廓信息，可达到更好的视觉效果。对分数阶微分算法处理后的圆孔图像进行Canny边缘检测，提取出有效的圆孔边缘，利用最小二乘法对孔径边缘进行直径测量。实验结果表明: 该文算法与其他算法相比，在保证精确提取孔径边缘信息的基础上，对圆孔周围的强反射面进行了抑制，误差控制在0.05 mm左右，保证了测量精度。

针对视觉测量中硬盘圆孔孔径容易受到圆孔周围局部强反射、外部噪声的影响和测量精度不高的问题, 提出一种基于小波变换、数学形态学和机器视觉相结合的圆形零件孔径测量方法。对摄像头采集圆孔图片, 通过小波变换分解出高低频图像, 利用小波变换对高频部分进行边缘提取, 数学形态学对低频部分进行边缘提取, 然后进行小波边缘融合, 获取有效的圆孔边缘。利用最小二乘法对边缘进行孔径尺寸计算, 经实验验证, 该算法与其他算法相比, 在有效地保留圆孔周围边缘信息的情况下, 对周围噪声进行了有效的抑制, 检测精度为001 mm以内, 实验结果表明此方法简单易行, 且具有较高的精度。