为提高线结构光传感器(LSLS)的标定精度,提出了一种基于平面参考靶标的标定方法。给出了相机坐标系下参考靶标点中心坐标及激光平面方程的计算方法;将参考靶标点中心向激光平面投影,并以左下角投影点为原点建立世界坐标系,得到了靶标点中心像素坐标所对应的世界坐标;采用多项式拟合得到了任意像素点到世界坐标的转换关系,实现了传感器的标定,标定结果仅为多项式的系数,便于存储和使用;对标定误差进行了分析。结果表明,所提方法得到的各测试点与第一个点间距离误差的均方根值为0.0216 mm,相对于传统方法减少了22%,所提方法在LSLS高精度标定方面具有一定的优越性。

色散条纹共相误差检测技术需要以一定的方法对采集的色散条纹图像进行分析处理,才能得到所对应的平移误差值。与其他色散条纹分析方法相比,主峰位移提取法能够同时适用于大量程以及一个波长以内小量程的平移误差检测。但是,该方法的检测精度容易受到条纹中心线标定误差的影响。为对该影响进行修正,首先通过分析平移误差对双孔衍射图样的影响,提出了一种条纹中心线位置自适应提取方法;在此基础上,结合主峰位移提取法的基本原理,提出了修正条纹中心线标定误差影响的方法;最后搭建实验光路,验证了所提修正方法的有效性。实验结果表明,在存在中心线标定误差的情况下,所提方法能够取得小于30 nm的测量精度,相比于修正之前精度大大提高。该方法有效地提高了主峰位移提取法的的抗干扰能力与工程实用性。

提出一种利用共线的标定特征点确定线阵相机内参的方法。所有标定特征点均在线阵相机的视平面内。首先，标定过程中对标定特征点逐一成像，直接得到标定特征点和其对应像点，解决了空间标定点与像点的对应问题；其次，通过数学建模得到线阵相机的成像模型，联立多个位置处的成像模型解算出相机内参；最后，对影响线阵相机标定的因素进行分析及实验验证。理论分析和实验结果表明，文中的线阵相机标定方法简单灵活，无需制作精密的靶标，可获得大量标定点，提高了线阵相机标定的准确性和稳定性，实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.37 pixel。

本文介绍了随机球标定技术的原理。针对随机球标定方法的两种方法(静态法和动态法)，本文分别分析了两种方法的标定误差与测量次数之间的关系。依据数理统计原理和合理的假设，理论分析表明静态法是一种特殊的动态法。两种方法的标定误差随测量次数增加呈N-1/2 递减。针对动态法，本文进行了动态法随机球标定实验。实验结果表明，动态法的标定误差与测量次数之间近似符合N-1/2 规律。

为了直观反映双目视觉系统各参数标定误差对系统定位精度的影响，基于针孔摄像机成像模型和概率统计理论，运用蒙特卡罗法对轴线平行结构的系统定位误差进行仿真分析。针对视觉定位模型求解空间点表达式复杂的问题，为便于仿真，根据成像模型参数的相互独立性，提出了一种单参数分析定位误差的方法。利用该方法进行的仿真结果及其实验验证表明：内参数中，主点(u0，v0)的标定误差对系统X、Y方向定位精度影响大，焦距fu的标定误差对系统Z方向定位精度影响大；外参数中，旋转角β和基线t1对X、Y、Z3个方向定位精度的影响都较大。该结论对双目视觉系统设计及参数标定具有一定的参考价值。

为弥补普通光学显微镜照明系统的不足,针对一般三维微结构的显微成像,提出并设计了一个可实现实时调节的三向光纤照明成像观测系统.系统采用计算机、D/A卡、驱动电路等硬件以及自主研制的控制软件,实现对任一光源的光强进行稳定连续的实时调节.通过自主设计的机械结构将光源、光纤、耦合头以及显微镜连接为一整体,实现光束入射方向、入射角和入射距离的任意调节.与通常的底部透射光照明系统进行实验比较,成像质量显著提高,不仅可以清晰观察目标对像的表面结构,还能得到立体感强的三维图像.针对面阵CCD显微测量系统的标定和标定误差问题,提出了螺旋微缝标定法.将螺旋测微计两铁钻形成的微缝作为标定的样本,配以适当的观测手段和计算方法,有效地消除或减小了各种误差,提高了系统的标定精度.通过系统标定和测量比较,系统的标定精度达到±0.001 5 μm,测量精度达到±1 μm.实验结果表明,螺旋微缝标定法可以基本满足CCD测量系统标定的要求.

在分析空间曲线的曲率检测误差产生原因的基础上,研究了标定方向空间曲率和检测方向信号的关系.在确定曲率分量和检测信号的关系之后,提出了一种校正标定误差、提高空间曲率检测精度的方法,并介绍了该方法的几何意义.该方法不仅可以用于空间曲率检测的标定工作,也可适用其他一些空间矢量的检测工作.