针对空间失稳非合作航天器位姿测量的难题，提出了一种非合作航天器关键特征的双目视觉位姿测量方法。首先，利用两台可见光相机获取高分辨率目标图像，基于改进的弧支持线段的方法提取目标表面的星箭对接环；其次，提出一种基于短线段特征的直线检测方法提取隔热屏十字线；最后，利用对接环与十字线相关特征建立目标坐标系，解算目标坐标系与测量坐标系之间的位姿关系。为了保证追踪非合作航天器时目标坐标系的一致性，提出一种十字线与对接环交点切换的方法。通过暗室环境下相机系统逼近实验与卫星模型转动实验，验证了所提出方法的有效性与准确性，说明该方法可以在超近程跟踪航天器时提供较为实时的相对导航信息。

针对标准Hough变换在直线检测中存在的问题,提出了一种基于改进随机Hough变换的直线检测算法。利用8邻域搜索对边缘图像像素点进行了聚类分组;提出了像素点梯度方向差分概念,求出每一个边缘分组中相邻像素点的梯度方向差分,从而进行直线预检测,排除不含直线特征的边缘组;基于随机抽样一致性算法,提出了一种带有直线参数模型预检验的改进随机Hough变换算法。研究结果表明,该算法有效解决了标准Hough变换中的问题,改善了直线检测过程中的误检情况,具有检测速度快、检测精度高的优点。

针对传统的Radon变换直线检测算法运行时间长、占用存储空间大的问题，提出了一种基于二分查找的Radon变换直线检测改进算法。在Radon变换直线检测算法的基础上，增加了对图像中待检测直线最小夹角的约束条件，使用区间划分结合二分查找的方法对Radon变换直线检测算法进行改进，并通过待检测直线在Radon空间中的位置参数确定出待检测直线在原始空间的直线方程。实验结果表明，相比于Radon变换直线检测算法，所提出的改进算法在保证抗噪声干扰能力不受影响的前提下，有效减少了高检测精度要求下图像直线检测算法的运行时间和占用的存储空间，提高了直线检测的实时性。

针对概率Hough变换耗费大量内存以及直线端点搜索容易受到网状聚集点干扰的缺陷,提出一种基于概率的局部Hough变换优化算法。将边界分为有序和无序两类,前者通过随机抽取采样点并结合其相邻点进行直线搜索,后者采用在随机抽取点周围建立感兴趣区域并进行局部Hough变换,检测到直线后进行全局搜索并实时修正直线斜率,对因网状聚集点产生的错误直线采用间隔计数和限制总间隔长度的方法进行排除。使用500张图片进行实验验证,算法耗时均低于概率Hough变换耗时的1/3,且对网状聚集边界点的直线错检具有较高抵抗性,检测结果比概率Hough变换直线检测更加准确,内存消耗减少超过90%以上。

针对传统Hough变换算法检测直线时容易出现误检的缺点, 提出一种基于改进Hough变换的直线检测算法。首先根据种子点的参数化结果, 对图像中的点实现聚类, 划分图像区域, 然后对划分在同一区域的点进行特殊区间的详细参数化, 确定直线参数, 最终将该直线周围的点置为背景点, 继续区域划分和直线检测, 直到图像中不再存在种子点。该算法实现了对不同区域的点进行特殊的、有针对性的参数化, 同一区域的点只允许对一条直线的检测投票。实验表明, 与传统的Hough变换算法和文献中算法相比, 该算法减小了误检率, 并且对断裂边缘具有较好的鲁棒性。

针对标准Hough 变换直线检测存在的问题，提出了一种基于Hough 一维空间变换的直线检测算法。对图像进行边缘检测，将互不连通的边缘进行分组；利用Hough 一维空间变换对边缘组进行直线检测并编组，降低了算法和空间复杂度；通过对直线组进行精确处理，解决了过连接、端点确定和检测精度存在的问题。实验结果表明：该算法有效地解决了标准Hough 变换算法中存在的问题，降低了误检率和漏检率，提高了直线检测精度，能够实现对不同类型影像数据的直线检测处理。

针对现有棋盘格角点自动提取算法鲁棒性不足的缺点，提出了使用直线检测算法（LSD）来进行角点的自动提取。首先，使用LSD算法对标定图像进行处理，得出包含棋盘格子边缘的所有直线，并分别对所得直线的长度和角度进行伪排序以去除伪格子边缘。然后，对剩余直线的边缘端点进行近邻合并，得到角点的初始坐标并进行亚像素优化。最后，使用能量法对角点进行棋盘格结构复原与排序。实验结果显示：该方法可以正确提取含有阴影和噪声的玻璃材质标定板图像中的角点。与改进的Harris方法的角点坐标提取精度对比试验得到其最大偏差小于0.2 pixel，平均偏差小于0.15 pixel， 表明该方法具有较高的鲁棒性且定位精度与改进的Harris方法相当，可用于工程实际中环境光源变化较大的场合。

Hough 变换的运算精度及其运算速度，在高速、高精度工作环境下具有重要的意义，提出了一种改进的Hough 变换的直线提取算法。通过对零件图像预处理、改进的Hough 变换处理，实现了快速、高精度地轴类零件轮廓直线的检测。利用C＋＋编程，采用OpenCV，针对某轴类零件轴径的非接触检测，实现了改进的Hough 变换的直线提取算法。