运动平行度是运动台的核心参数之一，对运动台性能有直接影响。提出一种基于光斑图像的测量方法用于精确测量运动平行度。在理论推导和分析的基础上，搭建了一套精度优于50 nm的运动平行度测量系统。在此测量系统上对运动台进行运动平行度测量，运动平行度误差为11.66 μm。在根据上述结果对运动台进行优化后，最佳运动平行度误差可以达到6.22 μm。为了验证所提方法的可行性，使用位移传感器再次测量运动平行度。位移传感器测量结果与光斑图像法测量结果的均方根误差优于248 nm，即两种测量结果基本一致。

针对稻米品种无损鉴别需求, 利用高光谱技术分析了 3种稻米样品的光谱图像特征,

基于多波长消光法和图像法颗粒测量原理,提出了跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量方法,建立了亚微米-十微米尺度颗粒粒径消光光谱反演算法及十微米以上尺度颗粒粒径图像处理算法;采用分光棱镜,搭建了消光光谱与背光图像同步测量装置,利用500 nm~76.9 μm粒径范围内的10种标准颗粒配成跨微米尺度混合颗粒样品并开展实验研究。结果表明:利用所提方法开展跨微米尺度混合颗粒粒径同步测量时,亚微米-十微米尺度颗粒消光光谱与十微米以上尺度颗粒背光图像的相互影响可忽略,可同步测量得到跨微米尺度混合颗粒粒径;利用消光法和图像法分别开展亚微米-十微米、十微米以上尺度颗粒粒径测量,与标准颗粒粒径相比,相对误差均小于8%,且测量重复性较好,这为跨微米尺度混合颗粒提供了一种有效的粒径测量手段。

景象匹配对匹配算法的运行速度和内存占用均要求较高。为提升归一化互相关算法的运行速度并降低其内存占用率，本文重点对其中的基准子图能量计算步骤进行了加速研究。经过详细分析，积分图法具有灵活、快速的优点，但缺陷为其在快速计算的同时需花费较大内存，并不适合直接应用在嵌入式系统中。本文提出了一种快速递推算法。该算法利用相邻像素值的能量进行连续递推，计算时可以不必像积分图法那样给所有的图像能量都分配空间，只需预留1行的像素空间便能完成整个能量计算过程。实验结果表明: 在时间花费方面，快速递推法具有和积分图法相当的运算速度，耗时均只为传统归一化互相关算法的1/2; 在内存占用率方面，快速递推法约为积分图法的1/3以下，且实时图尺寸越大，快速递推法占用的内存越小。综上所述，在归一化互相关算法中利用经典积分图法和本文提出的快速递推法计算基准子图能量，均较传统NCC算法有所加速，两种算法各具优点，经典积分图法快速、灵活，适用于对速度要求高，但对内存占用率要求不太高的应用场景; 而快速递推法快速、省内存，更适用于嵌入式系统的应用。

在保偏光纤偏振轴的定位和对准技术中, 侧视成像法为目前的主要方法。现有的侧视成像法对光强形貌特征具有较高要求, 为了提高它们的通用性, 提出了基于侧视光强相关峰锐度的定轴方法。该方法首先通过侧视光强曲线间的相关运算得到相关系数曲线, 进而利用相关系数曲线的峰值尖锐程度作为特征值。相比于传统侧视成像法, 该方法不受光强形貌特征的限制, 因此具有更强的通用性。为了提高该方法的精度, 对不同观测平面的定轴精度进行了比较, 从而确定了具有理想定轴精度的观测平面范围。在此基础之上, 对该方法的实际精度进行了实验验证, 结果表明: 利用该方法可以获得优于0.9°的定轴精度。

针对基于整体相关的图像动态光散射法(IDLS)测量颗粒粒径分布(PSD)问题，研究了全局搜索(GS)算法反演颗粒粒径分布，对峰值为79 nm、多分布指数(PDI)为10%的单峰颗粒系和峰值分别为79 nm与352 nm、多分布指数均为10%的双峰颗粒系进行了反演数值仿真，结果表明全局搜索算法能较好地反演出颗粒粒径分布情况。以此为基础，对峰值为79 nm的单峰分布颗粒系，峰值为79 nm和352 nm、79 nm和482 nm的两组双峰分布颗粒系进行了实验测量及算法对比研究，结果表明在单峰分布颗粒系下，相对于累积量法，全局搜索算法反演效果较好；在双峰分布颗粒系下，全局搜索算法与双指数法反演结果基本一致。由此可知，对于图像动态光散射颗粒粒径分布测量方法，全局搜索算法能够有效地反演出单峰分布和双峰分布颗粒系的颗粒粒径分布，是反演多分散颗粒系的一种有效方法。

采用复变函数法和镜像法，研究了功能梯度板条结构中含圆柱亚表面夹杂的热波散射问题.基于双曲型热传导方程，求解了含圆柱亚表面夹杂板条中热波散射与温度场，并给出了温度场的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发，板条上下表面的热边界条件为表面温度等于环境温度.分析了夹杂的几何参数和热物性参数对板条左表面温度的影响，如板条的宽度和非均匀参数对板条表面温度的影响.可望为功能梯度材料的红外热波无损检测提供计算方法和参考数据.

根据由张量法得到的任意线天线电场计算公式，利用镜像法推导,得到冲击脉冲辐射天线辐射电场的时域解析表达式。应用该表达式计算冲击脉冲辐射天线应用于辐射波电磁脉冲模拟器的时域辐射场，并与数值计算进行比较，结果表明: 解析计算得到的辐射场波形与数值计算结果吻合较好，因此，利用解析表达式可以方便地观察天线结构参数对天线辐射场波形的影响，从而选取合适的参数以产生符合标准要求的天线场波形。

为了将透镜导管应用于激光二极管阵列耦合系统，利用镜像法得到了耦合效率与透镜导管参量之间的关系，即透镜导管长度、曲率半径、输出面边长和快轴发散角均影响透镜导管耦合效率；分析了不同尺寸的半导体激光器面阵耦合到不同尺寸的激光棒中的耦合效率。结果表明，半导体激光器阵列及激光棒的尺寸对耦合效率有一定影响。所得结论为透镜导管的设计提供了一定的理论指导。

为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏, 屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系，论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性，以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。