船舶、飞机等发动机为减小体积，采用斜口管路焊接代替弯头连接，管路系统中端头位姿是焊接对齐的前提。针对斜口管路端头位姿的高效高精度测量难题，提出了一种通过重建管路轴线以及管路端面进行端头位姿精确测量的方法。通过获取种子圆柱并设计非线性寻优算法提高圆柱拟合精度，通过高精度种子圆柱扩散重建得到管路轴线。通过双曲率阈值搜索方法对管路边缘进行搜索，得到管路端面边缘点整像素坐标。通过对端面提取得到的整像素坐标进行椭圆拟合结合射线求交方法求解端面边缘亚像素坐标，从而避免插值方法计算亚像素坐标受环境光源影响大的问题。最后，使用逐点最小二乘法重建空间投影平面并在平面上得到残差最小空间椭圆，空间椭圆中心即为管路端点，该投影平面即为端面所在平面，实现了对端头位姿的精确测量。实验结果表明，该方法的测量精度达到0.05 mm，角度测量误差小于0.1°，基本满足斜口管路端头的位姿测量精度要求，对管路的装配具有良好的指导意义。

为了解决航空发动机机匣性能试验中双目DIC变形测量偏差难以全场、精确量化的问题，提出了一种系统、全面的DIC测量数据与有限元仿真数据之间的映射方法。首先，采用FPFH特征和ICP算法精确配准两类点云数据，完成了数据坐标系的精确对齐；然后使用遗传算法优化的拟合神经网络调整有限元节点位置，从而消除两类数据间节点位置不一致的问题，完成仿真网格向DIC网格的高精度映射；最后，使用逐点最小二乘应变估计算法统一了有限元仿真和DIC测量的应变计算模式，得到与DIC属性一致的有限元比对数据，从而实现被测面全场变形的偏差估计。机匣刚度实验中肋板处的变形比对结果显示，网格节点的映射精度优于1×10-6mm，仿真变形和DIC变形的偏差云图与偏差曲线具有良好的一致性，且能够显示DIC测量偏差存在的具体位置，在未来航空发动机机匣及类匣体的研制和测试领域具有良好的应用前景。

为了解决由视场倾斜造成的弱相关散斑图像难以匹配的问题，提出一种大倾角数字散斑图像的离散化匹配方法。基于小尺寸子区匹配受倾斜影响相对较小的规律，首先将大尺寸种子点离散化为小尺寸种子点群进行匹配；然后整合小尺寸种子群匹配结果从而获得大尺寸种子点的匹配初始值；经过精确调整该值后即可获得准确的大尺寸种子点匹配坐标；最后利用种子点扩散算法即可实现倾斜图像的完整匹配。通过模拟生成0~42°倾斜角图像序列并在子区半径7~30 pixel范围内进行匹配测试，确定了倾斜角度和子区尺寸是影响图像匹配的主要因素，给出了成功匹配倾斜图像过程中关键参数的选择依据，验证了离散化匹配方法的有效性，并对比了其综合性能。数值模拟和实验结果表明，本文所提离散化匹配方法的精度在±0.03 pixel内，有效提高了斜视场下散斑图像的匹配成功率，能够满足倾斜40°以下视场的散斑图像的稳定匹配和变形测量需求。