利用紫外纳秒标识系统对硅晶圆表面进行二维码直接标识试验研究。采用控制变量法，分别研究不同的脉冲占空比、重复频率、光斑重叠率对标识材料的热损伤、表面形貌以及二维码识读效果的影响规律。研究结果表明，脉冲占空比和重复频率对标识区域的环宽和热损伤影响效果明显，二维码的读取率和识读时间同时受占空比、重复频率、光斑重叠率影响。单脉冲能量在10.7~20 μJ范围内可以标识出符合SEMI标准的均匀、细腻、稳定、高识读率的无尘标识。

聚焦开发清晰、无飞溅、无碎屑且深度满足半导体晶圆后道加工工序要求的激光标识工艺, 实现清晰可辨、高洁净度的硅晶圆激光标识。采用波长532 nm的激光器研究平均功率、脉冲重复频率和扫描速度等激光工艺参数对晶圆标识质量的影响, 借助目视、显微镜和白光干涉三维轮廓仪来评估标识码的清晰程度、标识点的深浅程度和隆起高度以及热影响区。研究表明, 在低脉冲频率小于50 kHz时, 随着平均功率的上升, 标识码的清晰度逐渐增加, 但是硅渣的数量及其分布区域增大; 在高脉冲频率大于60 kHz时, 平均功率增加对标识码清晰度的影响及硅渣数量和分布区域的变化没有低频段表现明显。在平均功率为20%, 脉冲重复频率为60~80 kHz, 扫描速度为2 500~3 500 mm·s-1的工艺窗口内可以优化参数组合, 在硅晶圆上实现清晰可辨、无飞溅和碎屑污染, 字体深度为0.5~5 μm并且隆起小于1 μm的激光标识。

为解决靶场高速相机在野外大视场测量中标定的问题，提出基于机载标识目标的标定方法，采用机载精确定位标识目标来获取已知点集，并采用基于模拟退火麻雀搜索的方法解算高速相机内外参数。设计易于远距离辨识的机载标识目标，采用事后动态差分进行精确定位，并通过位置修正实现标识目标空间位置精确测量；研究基于模拟退火麻雀搜索标定法，实现高速相机内外参数解算，完成标定。在所设计的验证实验中，所提方法对高速相机内外参数解算的重投影误差为0.43 pixel，交会误差均值为2.5 cm，标定效果和交会精度优于Tsai两步标定法，提高了高速相机远距离标定精度和交会测量精度，解决了对空测量时高速相机的标定问题。

为研究聚焦系统对晶圆标识工艺的影响, 搭建以1 066 nm的声光调Q脉冲光纤激光器为光源, 分别使用普通F-Theta透镜和远心F-Theta透镜的晶圆激光打标系统, 使用相同的工艺参数分别在晶圆表面进行点阵标识, 研究两种聚焦系统下晶圆的烧蚀阈值、离焦效果和点的形貌。采用白光干涉仪对晶圆标识区域的三维形貌进行评估, 研究发现普通F-Theta透镜与远心F-Theta透镜对晶圆的烧蚀阈值的影响区别不大。在离焦效果方面, 普通F-Theta透镜随着离焦量增加, 标识点直径逐渐变小; 而远心F-Theta透镜随着离焦量增加, 标识点直径先增大后减小。在打标范围内的标识质量方面, 两者在打标范围中心的标识质量基本相当, 离中心越远, 远心透镜也未能表现出更好的标识形貌。

利用1 066 nm光纤激光晶圆标识系统开展晶圆标识工艺的研究, 通过控制变量法分别改变占空比、脉宽在晶圆表面标识SEMI T7码, 利用数码显微系统进行Dot形貌评估, 采用读码器进行读码测试。结果表明, 1 066 nm波长激光标识晶圆时有较宽的工艺窗口, 占空比10%~22%范围内Dot点形貌光滑、无飞溅; 脉宽对Dot点的形貌影响较大, 但是经读码器硬件和软件处理、优化后, 对读取时间影响较小。在占空比10%~22%及脉宽100~300 ns范围内, 均可以得到无飞溅、标识均匀、符合SEMI标识要求的标识。

采用1 060 nm光纤打标机在2024铝合金表面进行方形标识, 主要研究扫描速度、填充间隔、激光平均功率等工艺参数对铝合金材料表面标识效果的影响。基于正交试验的方法, 根据3因素5水平正交表设计激光加工的工艺参数, 利用色差仪和超景深三维显微镜对激光标识效果的色差和表面形貌粗糙度进行测量。试验结果表明, 激光标识时扫描轨迹的重叠率和光斑重叠率是影响色差的主要因素, 激光标识时材料吸收激光的能量大小和热影响是影响粗糙度的主要因素。经过正交极差优化后的最佳参数组合为扫描速度V=644 mm/s, 填充间隔F=0.028 mm, 激光功率P=15 W, 最终标识效果为表面粗糙度为1.5 μm, 色差为9.41 NBS。

相机标定的精度是决定视觉测量精度的关键。针对标定过程中的倾角检测能力不足、标定精度低等问题，提出了一种面向大倾角靶标图的双目相机标定方法。通过聚类靶标标识点的几何特征数据，设计了无先验阈值参数的标识点提取算法，以提高大倾角靶标图的检测能力；同时，根据无倾斜角的理想靶标平面图与倾角靶标图的匹配相关性，提出了采用标识点的局部形变匹配代替直接检测法的思路。通过求解最优化的局部形变参量来近似求解投影偏差，从而提高真实圆心的检测精度。仿真和实验结果显示，相较于现有方法，本文标定方法的倾角检测能力得到显著提升。仿真图的标定精度的最大提升幅度为82%，实验标定图的标定精度的最大提升幅度为60%。

针对目前关于城区景观树提取存在的提取精度低、数据代表性不足、算法复杂等问题，提出了一种空间约束标识点过程的机载激光雷达（LiDAR）景观树提取方法。所提方法从点云数据中分离非地面点，且通过树冠点云密度约束标识点过程模型。首先，采用三角网迭代加密滤波算法将LiDAR点云数据中的地面点与非地面点分离；然后，针对非地面点数据定义景观树空间分布标识点过程模型，以圆形刻画景观树在地面投影区域的几何形状，定义树冠投影区几何模型，并结合景观树和非树区域数据点的高程分布特点构建高程分布模型；在此基础上，根据树冠点云的空间密度特征，构建高程约束模型；在贝叶斯理论架构下综合上述模型建立景观树提取模型，并结合可逆跳变马尔可夫链蒙特卡罗算法模拟该提取模型；最后，根据最大后验概率准则，获取最优景观树提取结果。实验结果表明，所提方法提取的景观树整体精度较高，总体的提取率和正确率均达到了90%以上，对识别难度较大的复杂场景景观树提取结果亦能达到较高精度。

采用1 060 nm MOPA激光器对铝合金(2024)进行标识。研究了不同功率下DM码的质量等级和对比度, 使用扫描电镜(SEM)观察了标识的表面形貌, 使用能谱仪分析了标识表面的成分组成。通过SEM分析, 得到在DM码质量等级较高的标识表面, 材料被熔化、气化、烧蚀, 有大量孔洞和颗粒状物质存在, 而在DM码质量等级较低的标识表面, 材料仅仅被重铸, 表面呈波纹状; 通过EDS分析, 得到在DM码质量等级较高的标识表面, 材料中氧元素含量升高, 说明熔化、气化的金属发生氧化反应, 而在DM码质量等级较低的标识表面, 材料中氧元素增加较少, 说明在此条件下金属氧化反应较少。对材料的烧蚀阈值进行计算, 为试验提供理论指导。

为研究激光直接物标标识技术（laser direct part marking，DPM）对铝合金2024力学性能的影响，对标识后的铝合金2024进行了标识深度测量、显微硬度检测、静力学拉伸和高周疲劳试验。研究结果表明：不同工艺参数下的标识深度相差很大，深度范围5.26～525.7 μm；在标识区域会形成重熔区，显微硬度51～62 HV，明显小于材料基体显微硬度值；标识深度会对铝合金2024的抗拉性能和疲劳性能造成影响，在一定标识深度下，标识后的铝合金2024的拉伸性能和疲劳性能满足材料的性能要求。