根据目前生物学及医学发展的需要，研制了一种在普通倒置生物显微镜下探测极微弱细胞荧光图象的高增益荧光显微镜。系统采用计算机采集荧光图象，由量化标定曲线对荧光图象中的每一点根据其灰度值给出定量数据，解决了以往显微镜只能定性观察不能定量分析的困难。

阐述了一种小型高速摄影机抓片机构工作原理、结构特点以及抓片爪受力变形分析。

研究了基于主成分分析的多通道光谱图像获取硬件系统即多光谱相机的灵敏度优化问题。利用多维向量空间理论和主成分分析法，系统讨论了多光谱获取系统优化灵敏度的理论和方法。提出灵敏度优化向量的概念，将滤光片透过率优化和光源辐射谱优化两种方法统一起来。利用四种灵敏度优化向量进行了仿真试验，并给出了在主成分分析算法下的实验仿真结果。结论是：多光谱系统灵敏度优化向量的正交化设计是系统光谱图像获取的必要要求；窄带灵敏度中，交叠的灵敏度优化向量具有更好的光谱反射率信息获取能力；在有限数目的宽带滤色片中，挑选滤色片透过率向量可以得到较好的多光谱相机的灵敏度向量。

为了在景物照度变化条件下保持图像特定目标的亮度基本恒定，提升摄像测控系统的性能，提出了CCD电子快门配合分档光圈实现曝光量无级调节的自适应控制方法。该方法针对光圈换档和电子快门动作在延时性能上的显著差异，将光圈换档对光通量的粗调和电子快门时间的精调两者实时配合，来控制曝光量，算法的实际运用需要通过实验建立光圈换档动力学模型。

当前高动态彩色数码相机的光强响应具有强烈的非线性，针对于此，用多项式这种非线性模型对彩色数码相机红、绿、蓝三通道的光强响应特性予以描述。建立了一种利用曝光时间测量CCD彩色数码相机光强响应特性的方法，通过调整快门速度获得不同的光强。同时，设计了标定实验，选用OLYMPUS E20数码相机对上述理论分析成果进行了实验验证，分别采用多项式模型和γ幂模型对实验数据进行拟合。实验结果表明，光强响应标定方法是可行的，多项式模型更适于描述彩色数码相机光强响应特性。

具有时间分辨能力的高能强流电子束束流参数测量需要高速的分幅相机，其幅间间隔时间要求达到10ns的水平，每幅曝光时间不大于5ns。针对这种难度较大的应用要求，结合快速电子技术、图像增强技术、光学分光技术等多门学科的成果，成功研制了一台可用于高能强流电子束束流参数的时间分辨测量的高速分幅相机，图像幅间间隔时间最快到达10ns，最小的曝光时间为3ns，一次可以拍摄8幅图像，图像分辨率为1376×1035，标准幅面可以达到中80mm，完全满足了目前的测量要求。

提出一种用于数字成像的自动对焦系统,它以CMOS为图像传感器,用DSP进行数据处理并控制驱动电路调整镜头的位置,达到准确自动对焦的目的.系统采用对焦深度法实现自动对焦,通过改变镜头的位置获得一系列模糊程度不等的图像,计算每幅图像的清晰度评价值构成对焦评价曲线;采用梯度函数作为评价标准来评价图像的清晰度;采用窗口选择技术控制对焦感兴趣范围,减少了数据处理量;对实验样机的测试表明,系统有较好的自动对焦性能,并解决了百叶窗问题,对透过玻璃窗户的目标仍然能正确对焦.

介绍一种基于光三角法的激光非接触测振仪，对激光测振仪的结构参数的优化设计进行了分析。研制的激光测振仪的主要技术参数为工作距离４０ｍｍ－２ｍ，测量范围２－５０ｍｍ，测量分辨力２－２２０μｍ频率响应０－３ｋＨｚ．

提出通过光瞳和视场离轴，实现无中心遮拦的离轴反射式光学系统设计方法．在同轴三反射光学系统基础上，将光瞳和视场适当离轴，实现镜间遮拦的消除。分主镜或次镜为系统孔径光阑两种情况，导出同轴三反射光学系统初级像差公式和初始结构参数计算公式。由三反射系统成像性质，进一步总结无焦光路条件。根据设计理论计算离轴三反射系统初始结构，利用Zemax优化得到无中心遮拦的离轴三反射空间观测望远镜。入瞳320mm，视场（±0．3°）×（±0．6°），焦距1800mm。

为了检测压电薄膜的在电场作用下的微小形变，同时避免基底弯典效应的影响，设计了一种双光束探测干涉仪，通过反馈控制和锁相检测技术，实现了高稳定度、高分辨力的目标，最小可探测形变可达到0.001nm。系统采用计算机控制测量和数据处理，使测量更加佰、准确。