在大气污染物中有害气体成分众多,运用太赫兹、红外等振动光谱检测所得不同成分的吸收峰较难辨别。设计了一种根据所测光谱中可能包含的物质的理论光谱分析所测光谱中不同物质所占比重的算法。利用实验峰值与不同理论峰值的对应关系构建超定方程组,分别基于遗传算法和模拟退火算法进行求解,得到实验光谱中各物质理论光谱的贡献。为了验证所提算法的准确性,利用该算法对已知水团簇组成的水汽系统的实验光谱进行了分析,结果表明:所提算法能够得到不同成分的比重,具有较强的实用性。

为了提高激光测距的精度与稳定性，通过改良传统相位激光测距仪，设计了新型正交调制降频与最小二乘法解相位的相位式激光测距仪。使用反射镜实现内外测距光路，通过正交调制技术对发射激光进行幅度调制，接收模块接收到的回波信号经过混频器后再经过低通滤波器将回波信号降频，降低解相难度并提升解相精度。改用分时测量得到距离相位从而消除二次混频方法所产生的附加相移，分别对内外光路低频回波信号采样进行模数转换后使用最小二乘法求解相位。采用多频率调制测量兼顾激光测距范围与测量精度，最后通过超定方程解模糊算法求解多频测距的待测距离。在国家标准基线上进行样机测试，实验结果表明，在60 m量程内正交调制激光测距仪的测量平均误差控制在1.5 mm以内，测距量程内标准差保持在0.9 mm以内。

为利用单色LED实现CIED65标准光源、AM1.5标准太阳光目标光谱的匹配，提出简单遗传算法作为光谱匹配算法，通过求解超定方程组的非负最小二乘解，优化不同峰值波长、峰值波长间隔、半高宽的单色LED匹配光源组合，达到光源光谱匹配的目的.仿真实验表明：该算法拟合的相关指数达0.99以上，模拟光谱与目标光谱基本吻合；匹配光源的峰值波长间隔越小，光谱拟合性越好，但结合工程应用需要，峰值波长要选取适中；所提遗传算法运行速度快、效率高、拟合误差小，可广泛应用于植物照明、医疗照明等特殊照明领域的光谱匹配仿真试验和工程实践.

针对单镜头激光三角法测同一物体厚度时图像探测器上两光斑间距与被测物位置之间的非线性关系, 提出了一种非线性校正方法, 并用实验验证了校正效果。分析了单镜头激光三角法测厚原理, 总结了引起非线性的因素, 对校正方法的函数模型进行了理论推导, 并对校正前后测量数据进行了详细分析。研究结果表明, 使用该非线性校正方法后, 图像探测器上成像光斑间距值随被测物位置变化的波动程度明显减小, 测量厚度的均方差值也变小, 系统的测量精度得到提高。

在空间遥感中为了降低由仪器的偏振敏感性引起的误差，常用的方法是采用退偏器和在轨偏振修正。介绍了在轨偏振修正的理论，在此基础上推导了偏振修正所需的仪器缪勒矩阵元素的一种标定方法超定方程法，并利用该方法计算出紫外臭氧垂直探测仪的缪勒矩阵元素，对测量结果进行了误差分析及验证，结果表明了该方法的可行性及精度。

射线源焦点投影坐标是影响三维CT重建精度的重要几何参数，而在实际的三维CT成像系统中该参数不能直接精确测量得到。提出了一种改进的射线源焦点投影坐标精确测量方法。对单圆球目标体在锥束射线场不同位置进行多次成像，对相关联的数字化X射线摄影（DR）图像进行分组，提取每组两个圆球目标体DR投影的质心坐标，然后构造超定方程组，从而求解出射线源焦点投影坐标。实验结果表明，该方法回避了现有方法对投影椭圆度的要求，具有更高的测量精度，并且实现简单、具有较强的抗噪能力。

由CCD、显微成像装置和计算机组成显微成像检测系统常用于精细加工的高精度显微测量。但由于CCD所采集的图像存在较大的非线性畸变,在检测前必须对系统进行标定。研究提出了一种高效、快速检测系统的标定方法。通过预先设定的高精度标定模板,并采用图像处理技术,计算出模板中参考圆的精确坐标,并以此作为参数,求解由非线性方程组问题构成的矫正模型,获取系统的矫正参数。实验验证了该方法的有效性。