传统基于阵列的光源布局方式在室内难免存在光照度及系统误码率不均匀现象，为提高系统照度均匀性及通信可靠性，需合理对光源进行优化布局。本文以4 m×4 m×3 m的房间为模型，设计了单LED 阵列+灯带的环形光源布局模型。模型中间采用6×6 LED阵列，阵列内部灯珠之间的距离为0.3 m；四周采用环形灯带形式，灯珠个数为316 个，灯珠之间的距离为0.05 m。仿真结果表明，该模式下系统光照度均值为437.08 lx，光照度均匀性为93.9%，同时，系统误码率均值为2.8716×10^-7。因此，本文所设计的环形光源布局模型兼顾了室内光照度分布的均匀性和通信的可靠性，可同时满足室内照明和通信，为室内可见光通信光源布局提供了一种优化方法。

为了更好地测量船舶夜航光环境，从而为评价船舶夜航光环境、减小对船舶夜航安全的影响奠定基础，提出了一种利用彩色CCD相机测量海上光环境亮度的方法：以相机成像原理为基础推导亮度与相机参数的关系式，设计色度标定实验拟合出数字图像三刺激值与标准RGB 的关系式，亮度标定实验拟合出关系式中的未知参数，然后确定亮度测量公式。选取大连新港油轮码头水域对测量公式进行实例验证，结果表明该方法测量船舶夜航光环境亮度是可行的，并且具有较高精度。

针对机车电机整流子维修加工过程中，当前普遍应用的激光调制定位型云母槽削刻系统存在精度较低且需大量人工干预的问题，提出了一种基于机器视觉的云母槽精确定位方法，来克服电机整流子云母槽边缘难以精确提取的难点。本系统首先自主设计了精度补偿算法并构建了定位误差修正模型，基于此搭建了嵌入式系统平台，实现了对云母槽中心线的全自动快速精确定位；准确计算刻刀与中心线的偏差值；精确控制刀头移动到正确的下刻位置。实验结果表明，该仪器能精准计算云母槽中线位置，通过伺服电机对铣刀进行微调对准，并将刻刀定位误差控制在0.02 mm 之内，实现了整个操作流程的自动化和精确化。

糖尿病性黄斑水肿(DME)是导致成年人失明的主要原因之一，它的病理特征主要表现在视网膜内黄斑处液体的积聚。由于光学相干层析成像(OCT)具有无创性、成像安全快速等特点，在临床上被广泛用于眼科疾病的诊断。本文提出一种分割OCT图像中糖尿病性黄斑水肿的方法，首先通过对图像的预处理，排除散斑噪声和血管对最终分割结果的影响，再用改进的水平集方法有效地解决分割的问题，并计算水肿区域的面积，为后期的临床诊断治疗提供定性和定量的工具，最后将本文方法在15 个患有DME 成人的OCT 视网膜图像上进行验证。结果表明：囊状水肿分割的精确度、灵敏度和Dice 相似性系数分别为81.12%、86.90%、80.05%。

条纹反射测量技术具有动态范围大、灵敏度高的特点，通过高精度的系统标定可以获得很高的测量精度。本文研究将条纹反射测量技术应用于离轴非球面反射镜粗抛光阶段的面形检测，使用激光跟踪仪建立检测系统坐标系，然后将相机和显示屏的实测标定数据代入坐标系并在Zemax软件中建立测量装置的理想模型，通过光线追迹得到理想的屏幕像素点位置，采用相移技术可以得到实测时屏幕像素点位置，从而计算得到被测镜面形的斜率误差，最后积分得到检测结果。文中采用该方法对一块SiC 离轴非球面镜进行了实测，并与三坐标测量机的结果进行对比，验证了方法的可行性，可用于指导离轴非球面镜粗抛光阶段的加工。

利用深度学习进行超分辨重建已经获得了极大的成功，但是目前绝大多数网络结构依然存在训练以及重建速度较慢，一个模型仅能重建一个尺度以及重建图像过于平滑等问题。针对这些问题，本文设计了一种级联的网络结构(DCN)来逐级对图像进行重建。使用L2 和感知损失函数共同优化网络，在每一级的共同作用下得到了最终高质量的重建图像。此外，本文的方法可以同时重建多个尺度，比如4′的模型可以重建1.5′，2′，2.5′，3′，3.5′，4′。在几个常用数据集上的实验表明，该方法在准确性和视觉效果均优于现有的方法。

针对钢板厚度及其表面缺陷的在线检测问题，设计了钢板外观质量检测系统。通过线阵CCD相机采集钢板表面的云纹图像，并对云纹图像进行小波变换，提取小波脊处对应的小波变换系数的相位信息，从而实现对钢板的三维重构。实验结果证明：钢板的厚度测量精度为0.08 mm；表面缺陷的测量精度为0.2 mm；在线检测速度为6 m/s。能够同时实现钢板的厚度与表面缺陷的在线检测。

海面波浪、船只与光照等因素的影响，使得可见光海面图像中的海天线难以被准确检测。为提高海天线检测的准确性与鲁棒性，提出了基于局部Otsu 分割与Hough 变换的海天线检测方法。首先，通过纵向中值滤波快速地抑制灰度图像中的光斑等高频噪声。然后，根据图像特点进行纵向分块处理来补偿光照的不均匀性并将船只的干扰范围限定在部分图像块中，再进行局部Otsu 分割得到二值图像并提取其中的边缘像素，抑制了波浪边缘的干扰。最后，采用Hough 变换拟合边缘像素以得到海天线。实验结果表明所提方法具有较高的准确性、鲁棒性与实时性，其检测准确率达93.0%，显著高于三种代表性的海天线检测方法。

为解决目前摆镜检测系统采样率低，难以满足高频摆镜测量需求的问题，根据等效采样原理，设计了基于高速激光闪频技术的多时序高精度非接触式摆镜检测系统。该系统首先利用激光脉冲控制电路实现多时序的闪频激光照明，在CCD靶面上获得光斑位置图像；然后，根据激光光斑成像位置计算摆镜的摆角，并依照相邻光斑位置之间的时间间隔得到角速度。实验结果表明：检测系统的角度分辨力为0.005°，动态采样时间间隔可以达到百微秒量级，角速度测量误差小于±7%。该系统提高了摆镜测量的采样率，满足了高频摆镜测试的要求。

高动态范围成像通常需要利用多个不同曝光时间的低动态范围图像来合成高动态范围图像。在合成后图像噪声会进一步放大，可能导致最终的高动态范围图像视觉质量严重降低。针对合成图像需要保留低曝光图像中高亮区域的细节信息以及高曝光图像中低暗区域的细节信息，且图像噪声与亮度有关这一问题，本文提出一种基于亮度分区、噪声水平估计的高动态范围图像融合过程中的噪声抑制算法。首先，根据图像的亮度信息，确定低动态范围图像的不同亮度区域；然后对图像不同亮度区域，利用重叠块估计噪声水平，根据得到的噪声水平，指导图像的稀疏去噪；最后，对处理后的低动态范围图像，采用融合方法合成高动态范围图像。实验结果表明，所提出的算法能有效地抑制图像噪声，合成的高动态范围图像具有更好的视觉质量。

现阶段通用的相机标定方法需要使用者提供准确的标定板特征点像素坐标。但对某些成像位置特殊的相机而言，一般标定物(如长宽在厘米级别的标定板)的使用范围在其清晰成像范围之外。使用这些相机拍摄一般标定物，只能得到离焦的模糊图像，无法准确提取特征点像素坐标。本文分析了光学系统离焦状态对基于正弦光栅的结构光(简称正弦结构光)相位的影响。利用正弦结构光相位与相机对焦状态无关的性质，提出了一种利用相移法正弦结构光编码的方法，对标定物上特征点进行相位编码，实现了相机在离焦状态下的标定。经过实验验证，标定结果焦距长度与真实值之间最大偏差为0.47%，最大像素重投影误差为0.17 pixels。该方法为具有特殊成像范围的相机的标定提供了一种解决方案。