介绍了利用数码相机作为图像传感器，在物体表面设置编码标志点，通过对编码标志点进行识别和检测，从而确定标志点的空间位置，实现了对物体表面某些特定点三维信息的无接触检测。介绍了其中的关键技术，如标志点的设计与检测、基础矩阵的求解、数码相机参数的标定以及内外参数的捆绑调整等，给出了检测实例并进行了精度验证。实验证明，该方法结构简单，成本低廉，数据采集快，移动方便，检测范围大，可满足三维物体特别是大面积物体空间检测的需求。

设计了一种基于多光谱技术的机载数字相机电子学系统。它包括时序产生单元、信号处理单元、信号控制单元、数据输出接口单元和数据采集存储单元等几部分。系统具有调光和行频调节功能，用以满足在不同能量状态和不同飞行高度下的成像质量。考虑到机载设备的特殊要求，对其进行了轻量化设计和机载稳定平台设计。它具有实时高速存储和实时采集数据的功能。结果表明，机载数字相机电子学系统的各种功能完全满足设计要求，为实现高分辨率探测提供了保证。

由传感曲线的数学特征表明，有限项多项式完全可以满足传感器函数的拟合及其精度。通过定义相对光强和推导出与传感器函数等价的光强传递函数，建立了场景标定原理。仅改变曝光时间，保持相机的其它参数不变，建立了曝光标定原理。将两种标定原理相结合，形成了关于彩色数码相机光强传递函数的场景曝光标定方法，并对Olympus E-20p数码相机进行了标定。

简要介绍了CMOS模组调焦的基本原理.在分析传统调焦方法的基础上,提出了用双光源标板进行调焦的新方法,同时测量CMOS中心像场近距离和无穷远处的MTF,调节镜头和CMOS的相对位置使两处的MTF相等时的位置为最佳对焦位置,实验结果证明该方法调焦范围分布窄、调焦精准、检查位置设置合理.对百万像素照相手机CMOS模组调焦、检测有较大的实用价值.

卫星相机建模与仿真研究不论在民用还是军事领域都具有重要的理论研究和实际应用价值。根据TDI线扫相机的工作原理建立了一个TDI线扫相机光学通道的数学模型，该模型包括从景物到TDICCD离散图像的几何投影关系和能量传递关系两部分，对于确定的成像系统，给定景物参数和光学系统参数，就可以确定对应图像传感器上的离散图像。为了验证模型，对一幅卫星图像进行了计算机仿真。建立的模型可以用来研究当成像条件改变时对图像的影响，进一步还可以用来发展虚拟卫星相机系统。

提出了用Ritchey-Common法检测大口径光学平面镜时干涉条纹的子孔径拼接方法.通过确立基准点将多幅子孔径检测数据统一到全口径归一化坐标系下进行拼接,解决了在检验光路中因Ritchey角所引起的投影变形问题和如何消去因被检平面的大曲率所造成的像散.通过Zernike多项式拟合重建连续波面,可恢复全口径波面图像.

在用刀口检验凸双曲面反射镜时,一般采用传统的Hindle球检测法,但是在许多仪器中,需要曲面反射镜全口径使用,因此,Hindle球检测法是不合适的。此外,在很多情况下,刀口到待检非球面的距离很长,从而降低了刀口检验精度。为了解决这些问题,结合口径Φ=120mm的凸双曲面的检测,在分析了传统检验方法的基础上,提出了有限距离球面波入射的凸非球面透射补偿检验方法。从设计结果上看,它缩短了刀口到待检非球面的距离,获得高精度补偿。实践表明,这种方法不仅能够提高加工效率,而且提高了加工精度,实际加工完成后,这块凸双曲面的RMS值达到了λ/60。

为了满足监控系统中单镜头可实现全景监控的需求,运用仿生学原理,在原有鱼眼镜头的基础上结合监控系统的需求,运用ZEMAX软件设计了一款视场为180°,相对孔径为1/1.6的鱼眼镜头。该镜头由9片透镜组成,总长度为68.5mm,采用1/3英寸CCD作为图像接收器件。在120lp/mm时,其MTF曲线在轴上大于0.4,在80lp/mm时,在0.7带上大于0.3。由于是超广角镜头,此镜头畸变很大,在边缘视场具有接近100%的桶形畸变。

利用固体线膨胀时的长度改变引起入射到法布里一波罗干涉仪的激光光束角度发生变化的特点，设计了一种测量固体线膨胀系数的装置，并使用CCD精确测量干涉光斑发生的位移，测量了固体棒的线膨胀系数。实验结果表明该方法具有较高的可靠性和精确性，同时介绍了一种可以用于精确测量两平行平面间距的方法。

对能谱分析中光电子能谱重叠的原因做了深入地分析,得出了影响光谱质量在于仪器采样率低等原因,在此基础上重点给出了谱峰分离技术的理论依据──卷积法。利用仪器线型函数去卷积和高斯拟合,计算的结果与实验测量结果的对比表明,卷积法在谱线分离技术中的应用是比较成功的,它能使畸变光谱更接近实际光谱,使计算出的物理量更接近实际值,结果更精确。