为减小摄影测量中温度对测量精度的影响, 基于物理实验, 对相机自热引起的像点漂移影响机理进行研究, 提出一种针对相机自热致像点漂移补偿方法。通过摄像测量技术对不动标志点进行长期连续监测, 发现测量系统温度变化确实会引起像点漂移测量误差, 其中水平漂移测量误差可达1.11Pixel, 竖向漂移测量误差可达2.22Pixel。基于试验场标定法对相机进行连续标定, 定量分析相机温度变化与内参数值的关系, 并采用统计模型对相机内参与温度进行参数拟合, 建立温度误差补偿模型, 实现内参误差补偿。实验数据表明, 利用模型补偿后的像点漂移误差水平方向降低约0.4Pixel, 竖直方向降低约0.9Pixel, 像点漂移量显著降低, 测量精度提高。此研究提出的温度补偿模型可针对性地采取一系列相应的温度误差规避措施, 将测量误差控制在允许范围内, 为高精度摄影测量工程应用和实践提供相应的方法与理论基础。

控制力矩陀螺作为航天器姿态控制的一个重要部分, 对其输出力矩的速度及精度要求越来越高。目前, 对于高精度的框架控制性能进行标定和验证, 大都是依靠控制力矩陀螺自身角度位置传感器进行评价, 精度存在一定的误差。针对这种情况, 设计了一种独立于控制力矩陀螺的视觉测量标定方式。在力矩陀螺上安装6个测量靶标, 靶标在相机成像平面上呈现出由离散点组成的圆弧, 对标志点中心进行定位, 获得高精度像元提取精度, 进一步处理得到二维像点坐标, 拟合出圆心和半径; 根据相片上像点位置及时间信息, 计算得出控制力矩陀螺在不同时刻的角速度。采用快速傅里叶变换对角度信息进行处理, 得到频率和相应的幅值, 根据幅值计算框架绝对稳定度及相对稳定度, 最后对框架角速度控制精度和角速度稳定度进行分析。试验表明, 角速度绝对稳定度不低于0.02, 相对稳定度不低于0.7%, 且随着角度的增大稳定度逐渐提高; 角位置测量精度经过实验验证可以达到1″, 满足控制力矩陀螺高精度标定要求。

航天产品对姿态参数提出高精度测量需求, 立方镜 -经纬仪准直测量法为其中应用最为广泛的方法。本文在对经纬仪自准直原理研究的基础上, 针对产品姿态调整传统测量方法需多次架站、效率低的问题, 提出事先计算调整理论值, 将计算所得的理论值设置为观测参数, 通过垫片对产品进行姿态调整, 在一次架站的情况下, 实现对产品姿态调整; 同时, 对该方法的适应范围进行讨论。经分析, 该方法可实现对产品调整状态的实时测量, 提高测量效率, 减少操作强度, 在实际应用中取得了良好效果。

针对工业产品中非规则形状检测方法少、检测效率低的现状，本文提出了一种基于图像处理的快速高效检测方法。该方法首先对实际拍摄图像与参考模型进行特征点匹配，通过匹配寻找两幅图像中轮廓位置的映射关系，进而求解实际拍摄图像到参考模型的透视变换参数；然后对实际拍摄图像中的非规则形状进行高精度边缘提取，利用求取的透视变换参数对提取的边缘点进行变换；最后将计算得到的数据与参考图像中的数据进行比较，以此进行非规则形状检测。该方法为非接触式，设备少，环境影响小，数据对象仅是摄影图像，检测速度快，适用于各种非规则形状。标准实验分析表明，该方法检测精度优于0.2 mm，具有较高的检测精度及较好的检测效率。

文中建立了结构光测量系统数学模型, 并分析了结构光测量精度的影响因素。同时在结构光光条图像处理中改进了原有方法, 使用了一种新的快速光条中心提取算法。文章通过设计标准板进行了精度检测实验, 分析了系统对标准宽度和深度的测量精度。实验结果表明, 该测量方法对深度的检测精度优于 0.2 mm, 对宽度的检测精度优于 0.3 mm, 可以满足亚毫米级微小变形检测的精度要求, 是一种有效的微小变形检测和三维测量方法。

本文提出一种飞船交会对接用测距敏感器地面实验远距离测距精度验证方法，即利用电子经纬仪工业测量系统对测距敏感器本体坐标系进行导出，通过控制点对其描述。通过坐标系转换将测距敏感器本体坐标系与高精度大地测量控制网进行坐标系统一。利用高精度全站仪对敏感器反射靶标进行坐标测量。对全站仪测量距离进行数学计算，与测距敏感器直接测量的结果进行比较，得到测距敏感器远距离测量精度。

针对等距投影鱼眼成像模型，本文提出通过标定场方法对月球车避障像机进行自标定光束法平差，对月球车双目视觉避障像机的内参数、相对外参数进行标定。采用标定得到的参数，对摄影测量标志进行三维坐标恢复，得到标志在避障像机坐标系下的三维坐标。将该三维坐标与已知的三维坐标进行比较，利用比较的偏差结果评定避障像机的标定精度。实验结果表明，该方法完全满足避障像机标定精度要求。