为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。

提出一种非稳腔激光器光瞳位置提取的方法，用于光路自动准直中光瞳位置的提取。首先使用双边滤波对原始图像进行预处理，然后用系数β乘以大津算法的图像阈值得到图像的阈值，对图像进行阈值分割。得到二值图像后，对二值图像进行中值滤波。通过边缘提取算法提取二值图像中的轮廓，然后利用轮廓的中心和组成轮廓的点的数目这两个轮廓属性，找到光瞳图像的内轮廓。使用RANSAC椭圆拟合算法拟合内轮廓，以椭圆的中心作为光瞳的位置。本文提出的光瞳位置提取方法，在满足实时性要求的同时，减少了内轮廓噪声对椭圆拟合的影响，提高了光瞳位置提取结果的准确性和鲁棒性。在100帧仿真光瞳图像的内轮廓中添加40%幅值为0~13的随机噪声点的情况下，所提方法比直接椭圆拟合方法的提取结果具有更高的准确性和鲁棒性，提取位置偏差的AVG比直接椭圆拟合的结果小0.283个像素、位置偏差的最大值小0.660个像素、位置偏差的RMS小0.136个像素。

随着道路上汽车的增多，汽车制动系统的可靠性受到越来越多的关注，基于机器视觉的汽车制动主缸补偿孔参数检测精度，是决定汽车安全性和停车可靠性的关键技术，补偿孔作为汽车制动主缸的重要组成部分，可以起到调节汽车制动主缸储液罐与压力室中制动液的重要作用，其尺寸精度和加工质量受到严格的控制，因此如何准确的获取补偿孔的图像是补偿孔参数检测的首要问题。通过将飞机钻铆孔法线找正的方法引入到图像获取中，将四点微平面法线检测方法与图像处理相结合，实现高效高精度的法线找正。实验表明，本文算法法线找正精度高于0.05°，优于传统检测精度的0.5°，检测时间小于1 s。本文提出的算法在满足精度要求的情况下，算法简单，实时性高，同时具有较好的鲁棒性，满足制动主缸生产工业现场对于检测速度和精度的要求。

针对火星探测环绕段自主导航需求，结合初始轨道参数及光学导航相机拍摄的火星图像，提出了一种基于火星本体的高精度自主导航方法。该方法首先利用初始轨道参数得到火星在导航相机像平面下的投影图，然后将该投影图与导航相机拍摄的火星图进行匹配融合得到火星的边缘图，后利用该边缘图进行精确椭圆拟合，继而可实现器-火视线距和视线矢量的测量，在算法仿真过程中充分考虑到了工程实现中可能会遇到的图像旋转、平移及尺寸变换问题，仿真结果表明：提出的利用先验信息的图像融合测量算法较单独利用火星图像进行导航测量的方法，精度和可靠度均有较大提升，可满足火星探测环绕段的任务需求。