为了改进目视光学仪器的读数系统。设计了一种基于数字化标尺的视觉读数系统。该系统采用绝对码标尺做基准。使用由光学系统、CCD摄像机和计算机组成的读数系统来读取标尺数值。系统不仅消除了增量码标尺的累积误差的影响，而且还实现了刻线的自动瞄准定和读取。实验证明，该读数系统的不确定度为0．12μm，其精度比目视读数系统提高了5倍以上。

为了解决现有坐标测量机中的单目显微视觉测头视场小和景深小的缺点，提出了显微视觉测头的动态测量方法。建立了运动模糊图像的复原模型以及序列图像的全景组合模型，并提出了测量系统的自标定方法，标定重复性精度优于0．5nm。实验证明：该系统在以6mm／s的速度扫描测量时，测量重复性精度可达到5μm。

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.