为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。

为了解决相位生成载波解调方案应用于激光测振技术时，系统中存在的非线性失真问题，提出一种改进相位生成载波解调算法。该算法采用低频、大幅值的相位调制和迭代重加权椭圆特殊拟合对两路含有非线性误差的正交信号进行校正以抑制非线性失真。其中，低频相位调制由三角波信号驱动压电换能器生成，确保小信号情况下椭圆拟合结果的准确性。迭代重加权椭圆特殊拟合可以减小离群数据的影响并避免拟合结果退化为双曲线，具有精度高、鲁棒性好和计算效率高的优点。实验结果表明改进相位生成载波解调算法可以有效抑制激光测振实验系统的非线性失真，在不同相位调制深度（0.8~3.4 rad）下解调信号的信纳比和总谐波失真稳定，对应的标准差分别为0.55 dB和0.03%。系统的响应线性度优于99.99%，动态范围可达103.9 dB @ 500 Hz，总谐波失真为1%且工作频宽为20~8 000 Hz。与传统相位生成载波解调方案相比，该算法不仅显著抑制了非线性失真，还克服了椭圆拟合算法在小信号下无法工作的缺点。

针对机器视觉系统中透视投影导致的钢管、桥梁拉索等圆柱表面缺陷测量不准的问题，提出了一种圆柱曲面透视投影失真的图像校正方法。该方法在提取圆柱成像区域、明确横向和轴向方向的基础上，基于圆柱曲面的透视投影特性，将产生的失真分解为轴向变形和横向变形，利用系统成像参数和圆柱半径建立校正图像与原图像的坐标对应关系，通过最邻近插值法进行像素映射实现透视投影失真校正。实验结果表明，该方法对不同直径圆柱的图像均有良好的校正效果，校正后的图像消除了圆柱曲面“近大远小”透视变形和倾斜投影变形；进行棋盘格模拟校正时，6个圆柱棋盘格边长的测量误差从校正前最高的14.9%降低至校正后的1.2%；进行划痕测量时，两种直径的原图像的最大误差分别为78.0%与61.8%，经本文方法校正后，两种直径的最大误差仅为5.9%与5.5%，校正效果显著。

在实际应用中，受应用环境狭小空间的限制，可能出现元素图像偏移与部分缺失等失真问题，进而影响光场图像的解码、深度估计与三维成像等应用。为了研究该问题，本文分析并提出了元素图像不失真条件。将环境空间的约束抽象为主透镜物空间的孔阑，根据孔阑尺寸、位置与元素图像之间的关系，将光场成像分为3种情况分别进行理论研究，并设计了元素图像中心偏移、孔阑等差移动10 mm实验进行验证。实验结果表明，元素图像中心偏移的实验结果与理论分析的相关性高于99%，孔阑等差移动测量值为（9.97±1.5）mm，验证了本文元素图像不失真条件的正确性。该不失真条件可用于指导光场成像系统设计，定量分析元素图像失真参数。