提出了一种严格的非线性成像测量大数值孔径（NA=0.55）变倍率极紫外光刻（EUVL）投影物镜偏振像差的方法。首先在变倍率极紫外（EUV）严格矢量成像模型基础上，通过建立偏振像差与空间像频谱的非线性关系，得到非线性超定方程组，并提出一种同步旋转测量的方法，通过构建和训练深度神经网络算法求解严格非线性超定方程组，实现了EUV投影物镜偏振像差琼斯光瞳的高精度快速测量。仿真结果表明，测量精度达到了10^-4λ（λ为波长）量级，该技术将支撑3~7 nm技术节点EUVL质量的在线监控。

为了实现对失稳、快旋空间非合作目标运动状态的测量, 提出一种基于单目相机序列图像的测量方法。根据目标与探测器的投影几何关系, 推导和证明了测量方法的可行性。根据空间光照环境的特点, 给出一种基于MSER特征的图像处理方法, 用于稳定提取目标在图像中的投影角。根据获得的多帧序列投影角值, 通过设定合理的多项式拟合模型, 计算非合作目标的自旋速率。最后通过在轨图像数据, 进一步验证了方法的有效性和测量精度。实验结果表明: 对于某60°/s的快旋非合作目标, 用1 Hz帧频的单目相机观测150 s, 该方法对目标的测量均值为6007°, 测量标准偏差为0.05°/s, 实现了稳定可靠、高精度的空间非合作目标运动状态测量。

扫描狭缝是步进扫描光刻机用于控制曝光剂量的重要单元。随着光刻工艺节点减小到90 nm及以下,光刻照明分系统对刀口半影宽度的测量精度和重复性提出了更高要求。基于此,提出一种基于光瞳像的光刻机扫描狭缝刀口半影宽度测量技术。分析了共面扫描狭缝刀片成像光路,推导得到掩模面半影区与光瞳像的对应关系。搭建了扫描狭缝刀口半影检测系统,并对90 nm光刻机照明分系统的扫描狭缝刀口半影宽度进行测量。实验结果表明,所提测量技术可有效改善光强波动对刀口半影宽度测量的影响,扫描狭缝刀口半影宽度的测量重复性达到0.026 mm,提高了3.46倍(与传统扫描法相比)。该技术可用于高数值孔径浸没式光刻机照明分系统光学半影参数的测量。

为了实现在机载条件下对降水粒子进行成像测量,设计了一种基于光电二极管阵列的成像测量系统。 该测量系统由光学系统、硬件系统和软件系统三部分组成,其中光学系统可实现激光光束整形和对粒子进行 成像;硬件系统则由前端信号调理电路和FPGA控制电路两部分组成,主要实现粒子图像信号的采集与处理;软 件系统则包含下位机软件系统和上位机软件系统两部分,可实现对粒子图像的压缩、显示和存储。室内标定实 验结果表明,系统探测的分辨率为60 μm,可探测粒径范围是60～7400{\\mkern 1mu}μm;外场飞行试验表明,所设计的系统可 满足在机载飞行条件下对降水粒子进行成像测量的要求。

针对畸变对成像测量的影响，通过对摄像机畸变模型的分析，提出了一种基于特征平行直线的畸变现场校正方法.该方法分两步，非线性径向畸变的校正和透视畸变的校正.首先，提取图像中包含的多条特征直线，然后通过迭代法将成像后的弯曲直线拉直的方法获得系统非线性径向畸变参量，再用这些参量对非线性径向畸变进行校正，得到去非线性径向畸变的图像.通过对图像中的特征平行直线进行拟合，获得系统的透视畸变参量，并以这些参量反演迭代实现对透视畸变的校正，进而得到去透视畸变的图像.实验和仿真结果表明：该方法通过两步法利用图像中的特征平行直线先验知识能够有效实现对成像中多种畸变的一靶现场校正；对像机径向畸变和透视畸变的校正后相对误差均达到5%以内，适合于工程中基于图像的测量和目标识别中目标无固定位置的复合畸变的现场校正.

通过对具有径向畸变的摄像机模型的分析，设计了一套求解图像径向几何畸变中心和畸变多项式系数的方案。首先，依据校正样板曲线的弯曲程度应用一元线性回归法和逐次逼近法求取光学图像的几何畸变中心，然后应用递推最小二乘法求解径向几何畸变的多项式系数，最后根据所得到的畸变中心和畸变多项式系数对图像进行校正得到满足要求的图像。仿真试验证明:该方法可以通过一次采集单幅图像对成像系统进行高精度标定，能够对成像测量系统的径向几何畸变进行一定精度的校正。实践证明：该方法通过图像处理的方法提高成像测量系统的精度，降低了系统的设计成本，可以作为成像测量系统中单独标定摄像机畸变参数的一种简单有效的方法。

在激光基准下基于CCD成像身管轴线直线度测量系统中，对激光光斑图像的高精度检测和定位是影响系统测量精度的一个重要因素。为了提高激光光斑图像的检测和定位精度，提出了一种Sobel－Guass拟合算子的激光光斑亚像素边缘检测方法，同时结合最小二乘迭代圆拟合法设计了光斑中心的高精度定位。即：首先用Sobel算子细化边缘，进而在梯度方向上进行高斯函数拟合插值，进一步提高图像边缘位置的检测精度，最后经最小二乘圆迭代拟合后得到激光光斑的亚像素级几何参数，从而使测量系统的精度提高一个数量级。实验结果表明：像素细分后对像素点的定位精度可以达到0．1个像素，亚像素边缘对标志中心的定位精度优于0．03像素。

根据基于面阵CCD摄像机成像测量的车辆前照灯配光性能测试系统的特点,提出一种成像测量与图像处理相结合的车辆前照灯配光屏幕照度测试靶标标定方法.该方法直接利用车辆前照灯配光性能成像测试系统对车辆前照灯配光屏幕上不同照度测试位置处分别放置的直线靶标进行成像,获取各直线靶标图像.在图像处理中,采用图像差分法及二值化方法提取各直线靶标,通过对各直线靶标的细化操作,获得各单直线图像,最后,采用本文提出的"粘贴"和"裁剪"方法将各单直线图像融合成一幅车辆前照灯配光屏幕照度测试位置靶标图像.该标定方法不仅能在车辆前照灯配光性能成像测量中使配光屏幕上的照度测试位置用照度测试位置靶标图像中对应的成像位置来定位,而且还能保持配光屏幕的均匀反射率特性.因此,该标定方法有利于实现配光屏幕上各处照度的同时成像测量.实验结果得出:文中标定系统的标定准确度为93.53%,符合车辆前照灯配光性能测试的要求.