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。

三线结构光视觉传感器由于获取信息量大、测量速度快等特点被广泛应用于工业现场测量。为了实现传感器高精度、快速的现场标定, 提出了一种基于支持向量机的三线结构光视觉传感器标定方法。首先, 设计标定靶标; 其次, 采集靶标图像后提取特征点亚像素坐标值; 再次, 基于支持向量机方法建立特征点的图像坐标和三维空间坐标的映射模型; 最后, 将待标定点图像坐标输入映射模型, 即可得到三维空间坐标, 实现对三线结构光视觉传感器的直接标定。实验验证, Y轴、Z轴方向上的测量绝对误差均值分别为0.021 1 mm和0.015 0 mm, 具有较高的标定精度, 且该标定方法标定过程简单、快速, 适合现场标定。

为了满足大型自由曲面工件高精度实时三维测量的需求, 设计了一种超大尺度线结构光传感器三维测量系统, 并提出一种基于一维靶标的传感器外参数的现场标定方法。实验结果表明, 该方法的标定精度与基于平面靶标的方法相当, 且其一维靶标的高精度制作更容易, 外参数的现场标定过程操作更方便, 更适合超大尺度线结构光传感器的现场标定。

研究了一种基于旋转激光经纬仪三维空间定位网络的组合式激光三维扫描系统。旋转激光经纬仪定位系统的空间定位结合激光经纬仪前方空间角度交会和 GPS空间定位原理，实现并行测量多个光电传感器空间坐标。在此基础上，设计了一种组合式激光三维扫描系统，通过三个光电传感器坐标确定激光测头的空间测量位姿，实现了一种适用于现场测量便携式三维扫描系统。研制的组合式三维激光扫描装置对多个物体进行扫描获取物体表面特征点云数据，得到了较好效果。

为了解决大视场立体视觉传感器标定难题，提出一种基于灵活靶标的立体视觉传感器现场标定方法。该方法根据立体视觉传感器视场范围，灵活摆放多个小平面靶标，并通过刚性连接装置连接；再将灵活靶标在立体视觉传感器视场前自由移动多次（至少两次），以小靶标之间位置关系不变为约束条件，求解两个摄像机之间的转换矩阵；最后通过非线性优化方法得到转化矩阵的最优解，完成立体视觉传感器现场标定。经实验证明，该方法的标定精度优于小靶标，可得到与大靶标接近的标定精度。

为了实现大尺寸空间异面直线夹角检测系统的现场标定，提出了基于待测对象的现场标定方法。结合一个具体的工程实例介绍了系统的测量方法，针对系统内部机器视觉子模块的测量对象提出了适于现场快速实施的标定策略。分析了影响系统检测精度的各项误差源，给出了系统标定板的设计加工方案。研究了系统的框架设计和标定板布局的合理性。设计了标定环节的数字图像处理流程，并给出了各个步骤的处理结果。实验结果表明，在光照条件为355 lx的情况下，采用所提出的标定方法使视觉检测系统的误差均值由0.065123°缩减为0.00219°，补偿效果满足要求，系统对于间隔7 m的异面角度的标准测量不确定度为0.114°。

分析了用于纳秒脉冲电流测量的微分环标定难点，提出微分环现场标定方法。通过脉冲形成线脉冲充电以解决微分环标定中信噪比较低、可信度较差等问题；分析了脉冲形成线充电时间、充电电压及脉冲形成开关击穿电压等回路参数对标定结果的影响。基于闪光二号加速器，对测量二极管电流的微分环进行了现场标定，前级隔离开关平均击穿电压为25 kV时，微分环标定回路电流达到1.3 kA，微分环灵敏度为9.31×1010，方差为0.15×1010。

为了实现激光传感器测头可以根据现场条件来实时改变入射角度, 建立了结构可调的点激光测量系统。建立了相机的针孔模型, 利用张正友标定算法得到该相机模型的内部参数, 定义点激光测量系统中的光心角, 推导出利用像点坐标和相机内部参数实时求取光心角公式。建立了点激光测量系统的数学模型, 引入点激光测量系统的结构参数: 基线距和基准角, 利用零平面和两个基准面标定系统结构参数。利用标定得到的系统结构参数进行实时的逆向工程在线测量。实验结果表明: 测量系统量程为75mm时, 该标定算法最大标定误差≤0.02mm, 点激光测量系统的测量误差≤0.06mm, 达到精密测量的要求。

针对大视场视觉测量系统中摄像机标定参数在测量过程中变化导致测量精度降低严重以及参数计算耗时大的问题, 提出一种“预先标定+现场校正”模式的大视场摄像机高精度快速现场标定方法。在测量开始前, 利用空间方向位置已知的光束投射到测量现场的实际平面上形成的一定数量的光点进行摄像机参数的精确预先标定；在测量过程中, 使用相对视觉测量系统测量参考坐标系位置固定的特征点在图像平面上位置的变化并利用透视投影误差模型进行快速现场校正。仿真实验和实际应用结果表明, 所提方法可以满足8 000 mm×8 000 mm视场范围的摄像机快速现场标定需求, 相对误差小于1/10 000。

为了满足特殊管道弯曲度的高精度测量要求,提出了一种基于双激光准直电荷耦合器(CCD)的测量方法,介绍了单激光准直与双激光准直CCD的弯曲度测量原理,建立了靶标的动态旋转模型,通过双激光光斑的精确定位与同心圆的现场标定准确地提取靶标的旋转角度,对测量结果进行校正,从而实现特殊管道弯曲度的精确测量。实验结果表明,幅值偏差为±0.01 mm,方位角偏差为±10″,该方法具有较高的测量精度且稳定性好,可满足特殊管道弯曲度的高精度测量要求。