针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题，以单波长测温过程为基础，推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式，并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明：相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值，在相机传感器唯一确定时，相机动态范围一定，根据波段选取原则选定工作波段，选定估计温度范围下限之后，由公式即可确定待测温度上限，再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限；配合调节曝光及光圈，充分利用相机传感器的全动态范围，可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外，通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证，选取更优波长和更优曝光时间，可提高单次测温跨度至少40%，为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。

为满足水下机器人水下目标识别、精细作业的需要，研制了一种融合3D点云和二维RGB图像为一体的RGB-D水下相机工程样机。针对水下环境的特殊性，考虑水下多层折射效应，建立水下相机成像及双目立体成像模型。将水下图像转换为空气中的图像来消除折射对重建精度的影响，进行对应点像素匹配，重建3D点云。采用基于颜色校正和暗原色先验的水下图像增强算法对左、右水下图像进行图像增强处理。最后，构建对准叠加模型将3D点云和二维彩色数据叠加融合，获得水下RGB-D图像数据。实验表明：研制的水下RGB-D工程样机具有较好的三维测量精度，3 m远处的系统重建误差为2.6 mm，颜色再现真实，3D点云数据与RGB二维图像对准精准。这对于水下目标识别和水下机器人精细作业具有重要意义。