剪切散斑干涉测量技术是一种非接触式高灵敏度的光学检测技术。从技术研究和应用领域等方面对剪切散斑干涉技术近年来的发展进行介绍，详细阐述空间相移剪切干涉测量、多方向剪切干涉测量、多功能复用测量等剪切散斑干涉新技术，并介绍其在航空、航天、汽车、机械、新材料等领域的无损检测应用。最后，对剪切散斑干涉技术的优势和不足进行分析讨论，并对未来的研究方向进行展望。

自动对焦技术是薄膜晶体管液晶面板(TFT-LCD)检测中非常重要的一环。针对TFT-LCD液晶面板的检测中需要快速准确地对焦到液晶面板被测面的问题,提出一种可自动对焦的显微镜系统。将数字光栅投影到物面上,先通过分光棱镜将光分成两路,一路被面阵CCD接收,另一路通过分光棱镜和反射镜将光栅的像分成两路,分别成像在线阵CCD的靶面上。通过线阵CCD上两个光栅图清晰度的对比实现离焦方向和离焦量的判断,使用微位移平台移动物镜,实现显微镜的自动对焦。本研究对自动对焦数字光栅的影响因素进行分析,并采用变周期数字光栅进行对焦。

在散斑干涉测量中,散斑相位图存在大量散斑噪声,需要对其进行滤波处理。但是,目前存在的滤波评价指标不适用于对单一图像持续滤波过程的判断,难以实现滤波过程的自动化。提出一种基于平滑样条拟合的滤波评价方法,通过对滤波过程中相位图的相位分布进行平滑样条拟合并计算其均方根误差,实现对滤波效果的定量分析,以及对持续滤波过程中的图像滤波完成情况的判断,并采用散斑干涉测量中的实验图像对所提方法进行实验验证。实验结果表明,该方法能有效判断散斑相位图是否滤波完成。最后通过对该方法判断的滤波完成图像进行解包裹处理,进一步验证了该方法的有效性和普适性。

为了测量材料在高温甚至超高温下的力学性能, 采用数字图像相关方法, 并研究其在高温下的最优成像。采取不同的散斑制作方法, 同时加入不同颜色的高温漆, 在不同的温度节点, 外加不同光源及相应的滤波片, 采集并观察图像是否具有良好的对比度。普通的单色光源在800 ℃以后会逐渐失效, 无法获取图像, 而紫外光在1 200 ℃时依然可以获取较好的图像, 且直接利用试件本身颜色作为底色效果更佳。采用紫外光照明可以实现DIC在高温环境下的测量。同时利用黑色或者蓝色散斑直接喷涂在试件上有着最佳的对比度, 要优于常规的散斑制作方法。

针对目前光滑表面力学性能测试困难的情况, 建立了一种改进的数字激光散斑干涉测量系统。首先通过新的散斑干涉光路设计实现散斑照射, 同时采用空间载波傅里叶变换法, 对光滑零件加载变形的动态散斑干涉图像进行处理, 最后得到光滑表面的变形场分布情况。该方法不对被测表面进行任何处理, 可实现光滑表面的高精度全场变形测量。实验结果表明: 最大变形处为镜面板的中央, 测得最大变形量分别为1936、1861和1797 μm, 与中心变形预设值接近。该方法光路简单、测量方案切实可行, 能够实现光滑表面变形的快速动态测量。

针对当前TFT-LCD玻璃基板在线检测过程中存在的显微图像对焦模糊问题，对基于图像处理的自动调焦方法在TFT-LCD玻璃基板检测中的应用进行了研究。基于对TFT-LCD液晶面板的光学检测，重点介绍了目前较为常用的、具有代表性的几种基于图像处理的清晰度评价算法,并从算法的单峰性、无偏性、灵敏性以及计算量等方面进行了比较与分析，提出了一种粗细调相结合的复合自动对焦方法，分别选取斜边缘检测算子和梯度滤波器算子作为调焦粗搜索和精搜索阶段的对焦评价算子。实验结果表明：使用调焦行程为15步的全局搜索算法，传统单一算法耗时2.18 s，得到图像的清晰度评价函数值为46.78；粗细调相结合的复合自动对焦方法时间仅为1.41 s,得到图像的清晰度评价函数值为52.49。该方法不仅对焦精度高，有较大的对焦范围，还能保证高的计算效率。

探讨了设计的大视场复眼定位系统的结构特点、定位数学模型、三维目标阵列、标定方法和定位特点。介绍了复眼结构和系统装置，建立了目标定位和多通道同时标定的数学模型。通过引入分光器，调整目标平面水平移动轴和目标平面的垂直性以及目标平面和复眼平面之间的平行性。然后，使用消逝点和目标共像点求得初始点和初始距离，得到目标平面上每一点的空间三维坐标。最后，求出目标阵列与对应通道的入射角度，提取出对应的目标像点重心，建立了各通道入射角度和像点重心之间的对应关系。实验结果显示，初步标定后的系统能对横向110°、纵向90°视场范围内的目标进行定位，距离定位精度在2%以内。提出的方案基本能满足复眼成像非线性标定的要求，具有一定的操作灵活性。

针对用于目标定位的复眼雏形.簇眼, 提出一种标定多通道成像畸变的方案。该方法根据目标定位和多通道同时标定的数学模型, 首先, 通过引入分光器, 调整目标平面水平移动轴和目标平面的垂直性以及目标平面和簇眼平面之间的平行性; 然后, 使用消逝点、目标共像点的方法求得初始点和初始距离后, 得到目标平面上每一点的空间三维坐标; 最后, 求出目标阵列与对应通道的入射角度, 提取出对应的目标像点重心后, 建立各通道入射角度和像点重心之间的对应关系。实验结果显示此方案能满足簇眼成像非线性标定的要求, 初步标定后的系统目标角度分辨率可达 0.02°, 距离定位精度可以控制在 3%以内。