为了研究湍流对水下成像系统的影响，搭建了一套光学成像实验系统，利用水泵和水槽制造流速可控的湍流实验区域，使用CCD对正弦条纹目标成像，并分析图像质量。通过对实验环境的控制，得到不同浑浊度和不同流速下的成像结果，并提取调制传递函数(MTF)对结果进行分析。结果表明，悬浮颗粒散射在整个空间频率上造成调制对比度下降；而湍流散射更容易造成高空间频率域的MTF下降；随着进水口处流速的增加以及水体衰减系数的增大，其MTF曲线加快衰减；在湍流环境下的成像，图像失真和分辨率下降由颗粒散射和湍流散射共同造成。

为了解决使用激光干涉仪测量平行平板光学元件面形时会产生干扰条纹的问题，提出了一种利用短相干光干涉测量平行平板光学元件面形的方法。在泰曼格林干涉仪中使用钠光为光源，由于钠光为短相干光源，当参考面与被测平板前表面光程匹配时，平行平板后表面的反射光无法与参考光和测试光干涉，从而避免了干扰条纹的产生。测量时采集到的为单幅干涉图，使用虚光栅移相叠栅条纹法从中提取波面数据，即可得到平行平板光学元件的面形数据。实验测量了一平行平板光学元件的面形，其面形数据与使用Zygo干涉仪测得的结果吻合。

光子多普勒速度测量（PDV）系统是一种新型的激光测速系统，可广泛用于冲击波、爆轰波以及其他短时高速运动的测量。数据处理是PDV测速技术重要的组成部分，旨在从含有大量噪声的测量数据中获得靶面等运动体的速度信息。在分析PDV系统测速原理的基础上，分别采用条纹法、短时傅里叶变换法和小波变换法对激光冲击强化实验中自由靶面运动的PDV数据进行了处理。针对其中的去噪、奇异点、小波基的选择等问题，提出了一些独特的处理方法。同时，对3种处理方法的误差、实时性、有效性进行了比较。

光子多普勒速度测量(Photonic Doppler Velocimetry,PDV)系统是一种新型的激光测速系统,可广泛用于冲击波、爆轰波以及其他短时高速运动的测量。数据处理是PDV测速技术重要的组成部分,旨在从含有大量噪声的测量数据中获得靶面等运动体的速度信息。在分析PDV系统测速原理的基础上,讨论了激光冲击强化实验PDV数据中噪声的来源和特点,解释了条纹法的去噪原理,并针对小波变换的去噪问题,提出了一些新的处理方法。分别采用条纹法,短时傅里叶变换和小波变换法对激光冲击强化实验中的PDV数据进行了处理,从误差、处理的实时性和通用性等角度对三种方法进行了比较,并说明了小波变换法特别适合激光冲击强化实验PDV测速数据的处理。

虚光栅叠栅条纹法是一种利用单幅干涉图提取波面信息的方法，为了解决叠栅条纹的滤波问题，提出了一种基于高斯函数的空域滤波法。利用高斯函数在空域中对叠栅条纹图进行模糊处理，滤除不需要的高频分量，仅保留包含波面相位信息的低频分量。重点研究了高斯函数滤波窗口的选择和干涉图的载频之间的对应关系。该方法具有计算量小、易于选取滤波窗口的优点。对一光学平面的面形测量结果表明，利用空域滤波虚光栅叠栅法提取的波面[峰谷(PV)值为0.080λ，均方根(RMS)值为0.020λ，λ=632.8 nm]与利用Zygo GPI干涉仪的四步移相法得到的波面(PV值为0.079λ，RMS值为0.017λ)相吻合。

为了提高用莫尔条纹法测量扭转角的测量精度，分析了光栅周期不一致对扭转角测量误差的影响。从基于莫尔条纹法测量扭转角的原理出发，论述了光栅周期不一致与测量精度的关系，讨论了引起两光栅周期不一致的两个因素，即光栅刻划误差以及两光栅栅面不平行。理论分析表明，前者是引起光栅周期不一致的主要原因。当两光栅等效周期比值β＜1.001时，在±15′的测量范围内，选择光栅周期为50 μm,莫尔条纹宽度为1 400~1 800 μm时，光栅周期不一致引起的测量误差可以控制在1.6″之内。

平坦度是描述带钢板形质量的主要参数之一，平坦度在线测量对于板形控制至关重要。研究了一种新型的基于数字投影和条纹边缘检测技术的平坦度测量系统，阐述了该系统的测量原理、硬件构成及系统软件，软件包括图像处理、坐标变换及平坦度计算等。该测量方法属于三维全场式测量方法，能克服带钢垂直运动给测量带来的不利影响，与目前广泛应用的传统测量方法相比，抗干扰能力强，测量结果更准确，且成本较低。

以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象，引入一种处理静态干涉图的新方法——虚光栅移相叠栅条纹法，设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究，对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析，并给出测试结果．用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时，不需要使用任何移相器件，可以进行动态位相的检测，整个移相过程用计算机进行控制，避免了引入额外的移相误差．

提出一种使用梳状条纹插值法测量昆虫运动的方法，并实现了对扇动中的蜻蜓翅膀的弓形变形和扭转变形的测量。结果表明在扇翅运动中蜻蜓翅膀产生较大的弹性变形。这种测量可以帮助流体力学建立更为精确的翅膀模型，从而对蜻蜓飞行中的升力来源给出更为精确、科学的解释。