直线度现场标定是保证其在线测量精度的重要方法。在收发一体式激光五自由度测量结构的基础上，针对直线度现场标定中标定平台引入的阿贝误差和角锥棱镜成像误差，建立了直线度现场标定模型。根据该标定模型并结合五自由度测量装置的角度测量结果，提出一种直线度现场标定误差补偿方法。实验表明，该标定方法使标定系数误差减小到 0.2%以内，有效提高了直线度现场标定精度。

球体由于其旋转对称性和成像不变性,在双目视觉系统中作为球型靶标具有独特优势。然而球体在像面的成像一般是椭圆,而不是标准圆,其椭圆中心与球心成像点并不是同一个点,这就会对球心的空间定位带来误差。为了找到真实的球心成像点坐标以提高球心的定位精度,建立并分析了空间球的成像模型。基于针孔成像模型和透视成像原理,提出了一种球心成像点的高精度定位方法。该方法结合相机焦距,对边缘点进行畸变校正后可直接拟合出球心成像点坐标。仿真分析了边缘噪声以及边缘提取不完整对所提方法的影响。最后通过实验验证了所提方法可以显著提高球心坐标的定位精度,适用于双目视觉中球靶标的定位以及其他需要对球心进行定位的应用中。

由于球体具有轮廓连续性好等优点，在摄像机标定,尤其是多相机标定方面获得了广泛的应用。利用球作为标定靶标可以弥补平面靶标在多相机标定中出现视角过大时畸变太大甚至于观测不到的不足，但是空间球经透视投影后成像一般并非标准圆，而是一个椭圆。椭圆几何中心与球心真实成像中心并不一致，从而影响了标定精度。造成球心成像误差的因素主要有两个，即球的相对大小及相对于相机的位置。通过分析空间球成像模型，仿真研究了各因素对球心成像误差影响的大小，寻找球心的透视投影像点与其成像椭圆几何中心之间的误差变化规律，并建立了两者之间的误差校正模型，最后通过实验验证了该校正模型的可行性和有效性。通过校正，球心投影像点定位精度可达到亚像素级。

在屈光介质中，由于光线的折射以及光程与实际物理距离的错配，使得光学相干层析(OCT)成像存在重构误差。将几何光学中光线追迹的方法应用于光纤型谱域光学相干层析成像系统所成图像的重构误差矫正，在理论上推导了屈光介质所成层析图像与其真实物理结构的映射关系。实验中，将提出的方法应用于玻璃毛细管和人眼眼前节图像的重构误差矫正，在矫正后的图像中玻璃毛细管的剖面结构得到了准确的还原，所测人眼的眼角膜厚度、前房深度和宽度、眼角膜前后表面以及晶状体前表面的曲率半径等各种参数都符合模型眼给出的参考值。该方法能够使光学相干层析成像系统应用于具有任意多层折射界面的屈光介质，包括由透镜组组成的复杂光学系统等的成像。