使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器，研制一种新颖的高速光波偏振态测量系统。它没有使用转动光学部件或调制器，而是将金属光栅产生的四条1级衍射光的光强线性地转换为电信号，通过定标方法得到系统的非奇异的仪器矩阵，然后通过线性运算得到入射光的待测Stokes矢量。该系统结构紧凑、安装方便，可用作实时偏振测量术和椭偏测量术中的偏振态探测器。

提出了一种跟踪测距式视觉坐标测量系统，主要由一架摄像机、一台激光测距仪、一台计算机和一支光笔组成。测量时，摄像机测量光笔上四个光反射点的方向，依据这些方向激光测距仪可跟踪捕捉到任一光反射点，并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离，由测得的方向和距离系统可计算出光笔笔尖接触点的三维坐标。根据四点透视问题（P4P）原理建立了系统的数学模型，由于摄像机测得的距离参数的引入，使得该数学模型（P4P问题）可以线性求解，而且解具有唯一性，推导出了被测点三维坐标的求解公式。和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明，在Z,Y,X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0．366mm、0．031mm和0.011mm。

建立基于CCD图像处理的六自由度头部跟踪系统,对测量所得六自由度参量进行误差分析,发现误差主要由信标精度和六自由度之间互相依赖所造成。为降低由信标精度引起的初始误差,提出了系统初始误差修正方案,在初始状态下将各自由度归零,无须加工高精度的信标解决了系统初始误差问题。此外,提出各自由度参量独立提取方案,降低各参量之间的依赖程度,避免误差在各参量之间传递。实验结果表明,经过误差修正和算法改进后,六自由度的测量误差大大降低。在-30°~30°的方位角变化范围内,方位角α的标准差为0.94°,横滚角β和俯仰角γ在0°位置标准差分别为0.30°和0.02°,位置xo和yo在0cm位置标准差分别为0.94cm和0.01cm,位置zo在112.31cm位置标准差为0.28cm。

为了提高基于视觉引导的经纬仪测量系统的测量效率,提出了一种对空间平面上目标点坐标进行精确瞄准测量的方法。利用激光电子经纬仪对目标做单轴扫描,进一步获得像平面扫描轨迹的平行网格模型,通过该模型建立了扫描线长度与经纬仪单轴旋转角度的关系,并对镜头畸变进行校正,最后利用插值算法得到经纬仪瞄准目标点时的精确角度值。实验结果表明,在矫正畸变后在10 m×10 m空间内精度可达到3″,该方法可以有效提高测量效率,保证测量精度。

提出和证明了在三坐标测量机单镜头三维视觉系统中的图像噪声主要有三种(1)电磁干扰噪声;(2)季节、气候和时间变化引起的噪声;(3)物体的位置和视角变化引起的噪声.相应地提出了一种基于优化图像搜索模块的有效减少和消除噪声的预处理方法.理论分析和实验均表明,该方法具有简便、可靠和速度快的优点.

利用CCD成象技术研制了一种小光束质量的实时检测系统,从理论和实验上进行了分析研究。首次完成了对半导体激光束的波差测量、这种技术是现代高科技、高精度光学检测中的一种有效方法。

热成像系统检测仪器的定标工作直接影响着热像仪MTF数据的可信度。本文描述从英国Sira公司引进的微机控制红外和可见光系统MTF检测仪器的FTF校准工作,介绍了测量原理、校正程序,给出了实测数据及仪器误差值,最后对校正结果进行了讨论。

介绍一种用于全景成像系统的单个复杂非球面前置元件,从几何光学的基本原理出发,给出了这种非球面的高斯分析和不同情况下的面形方程,利用正交拟合算法得到了便于实现光路计算的多项式表述,并成功地运用于光线追迹和像差计算.

详细讨论环境温度大范围变化时，大口径光学透镜径向温差应力自动消除的原理及结构，并给出相关参数计算公式。该方法简便，结构新颖。

课题组设计了新型的X射线影像增强系统。由于它是由多个光电器件级联而成的链状成像系统，在组成器件之间存在着一定的分辨率函数关系，并且这种函数关系会随着成像视野的变化而变化．鉴于此种关系，建立了系统的分辨率数学模型，对多种器件组合效果进行理论分析。结果表明分辨率理论计算值和实验测量值比较吻合，所以分辨率数学模型节省了系统的设计时间和费用，对提高系统分辨率起着理论指导作用。