为了有效解决单圆特征目标位姿解存在二义性的问题，提出了基于角度约束的目标位姿虚假解的消除方法。在相机标定好的前提下，在水平面上平移相机系统获得两幅或两幅以上具有圆特征的目标物图像，以圆形特征目标物的真实姿态角在相机坐标系下保持不变作为约束，可以有效剔除虚假解。可将该方法应用于末端安装摄像机的工业机器人，操控机器人做已知的平移运动从而有效剔除圆特征目标位姿的虚假解。通过实验验证，圆特征目标姿态角的绝对误差小于0.5°，然后可通过真实姿态选出对应目标的真实位置。该方法简单易行，不需要额外的高昂设备就能精确地定位出物体的真实位姿，成功率可达100％。

为了解决单目视觉中单圆位姿测量方法存在虚假解的问题, 提出了矩形约束消除位姿二义性的方法。在相机已标定的情况下, 采集目标上圆与矩形的图像, 要求圆与矩形共面或者两个平面相互平行。首先通过相关数学推导可获得圆特征的圆心位置和过圆心法向量, 但是圆心位置和过圆心法向量均存在二义性虚假解; 其次由先验条件未知的矩形所确定的平面法向量与过圆心的真实法向量平行为约束条件, 可有效消除虚假解; 最后由相关算法可计算出真实法向量所包含的物体姿态参数, 同时可确定物体的真实位置。经实验验证, 物体姿态测量的绝对误差小于0.5°, 表明该方法简单易行, 可有效消除单圆位姿测量虚假解。

基于圆特征的视觉测量方法简单且精度高，因此具有广泛的机器视觉应用，但单个圆特征的单目视觉位姿估计存在二义性问题。为了有效剔除虚假解，基于三线构型的姿态估计方法，提出了一类基于角度约束的圆位姿二义性消除方法。对具有先验信息的三线构型，利用三线构型与相机系的姿态关系可以得到圆平面法向量的一个角度约束。若三线构型不具有先验信息，利用二视图三线构型的相对姿态估计可以得到一个二视图间圆法向量的角度约束，这两类角度约束都可以排除圆的虚假法向量。实验结果表明，该方法可有效消除圆位姿二义性，第一种角度约束可以达到99.2%的成功率，第二种角度约束可以达到96.7%的成功率。

针对单个圆进行视觉测量存在的位姿二义性问题，提出了一种运动重建约束角的二义性消除方法。在相机已标定的前提下，利用圆的投影椭圆曲线确定圆的位姿参数，位姿存在二义性；利用多视图从运动恢复结构方法估计特征点的世界坐标，并利用特征点重建约束角；基于刚体运动不改变空间夹角的特性同时唯一确定多视图的圆位姿。仿真结果显示：在500 mm距离内，噪声强度为0.4 pixel时二义性消除成功率为100%，强度为1 pixel时成功率约为93%；噪声强度为0.1 pixel，距离在1000 mm 时具有99.6%的成功率。此外，在二视图的情形下算法的平均运行时间约为5ms，适合实时性的应用。该方法不需要目标的额外信息，能够实时有效地消除圆位姿的二义性。

通过增加常见的点特征为位姿测量提供空间几何约束,分析利用圆形目标和与之异面的特征点进行单目视觉定位时位姿解个数的情况.以光心和特征点位于圆平面两侧为前提条件,运用几何方法证明了特征点与光心和圆平面的相对位置决定了位姿解的个数,并求出唯一位姿解和两组位姿解时光心、圆平面和特征点的位置关系,提出了基于圆特征和异面点特征的位姿求解算法,实现了6维位姿量测量,仿真实验和实物实验结果验证了算法的有效性和准确性.

为了消除视觉测量中单个圆姿态识别中存在二义性的问题，提出了一种基于空间角度约束消除二义性的方法，并且对姿态求解算法进行了误差分析,为准确进行姿态估算给出了指导性的实验结果。在摄像机已标定的前提下，根据圆特征在图像上的投影椭圆曲线确定了圆心位置和圆平面姿态参数，计算结果存在二义性；利用欧式空间中的角度不变量，识别出圆平面的真实姿态参数，同时确定圆心的真实位置；最后，根据误差传播理论对基于单圆特征的位姿估计算法进行了精度分析。实验结果表明，圆平面姿态角的测量绝对误差在0.2°以内，圆心的定位误差为0.5%，根据圆平面的位姿参数计算的共面直线的距离误差为0.8%。该方法能够准确地识别圆平面的位置和姿态，计算过程简单，结果稳定可靠且具有较高的精度。

为了解决分布式光纤油气管道泄漏检测及预警系统中常出现粗大定位误差的问题,需要提高定位精度,在分析系统的检测定位原理的基础上,基于单模光纤的双折射特性等效琼斯矩阵,建立了油气管道光纤预警系统的光学偏振模型,并对模型进行了仿真。指出信号关联的二义性即两传感器获得同一振动源的波形不相关的现象,是造成粗大定位误差的原因。根据该理论模型,提出了利用外加偏振控制器改变激光偏振方向的解决方法,定位实验证明该方法较好地解决了上述问题,提高了现场实验的定位精度。该模型的建立,为预警系统光路的改进和调节提供了理论指导。