“基于显微视觉的精密检测”涉及光学、电子学、控制科学、计算机科学等众多学科，是一门新兴的综合性前沿学科，具有广泛的应用前景，可应用于工业、生物医学、军事等众多领域。 本项目主要针对传统视觉测量与控制的方法在显微视觉精密检测应用中的不足，研究显微视觉在精密检测中的瓶颈问题与关键技术，包括基于显微视觉敏感自由度的主动标定方法、多路显微视觉下的相对位姿检测方法、明暗场成像方法的融合等，并成功应用于精密多自由度微装配系统与大口径精密光学元件表面损伤检测中，为显微视觉引导下的复杂微器件的空间高精度装配提供了创新性的理论与方法。大口径精密光学元件表面损伤检测中的应用，切实解决了国内精密大口径元件检测依赖人工的现状。 本项目一直沿着“以基础理论和方法研究为先导，以获取核心关键技术为重点，以关键技术的有效应用为最终目标”这一思路开展工作。结合先进的信息处理、控制与通讯技术，提出了基于显微视觉的精密检测技术与方法，并成功推广应用。

项目取得的主要创新成果如下： 

1、提出了基于显微视觉敏感自由度的主动标定方法，充分利用显微视觉系统在高精度测量环境下存在超/微景深的特点，实现了显微视觉系统与运动系统的准确标定，进而建立了显微测量中2D图像特征变化量与运动坐标系下3D笛卡尔空间运动量之间的关系。该方法的应用解决了精密多自由度微装配系统集成过程中复杂校准的难题，简单的标定步骤即可建立运动系统与测量系统间的准确关系；另一方面，为极小景深下的高精密相对位姿测量提供了创新性的解决方法。 

2. 提出了一系列基于多路显微视觉的相对位姿检测方法，基于敏感自由度的主动标定方法及图像雅可比主动标定方法，融合多路显微视觉系统的图像特征，实现了微零件三维笛卡尔空间的相对位姿测量、自动对准与过冗配合的自动装配。该方法成功应用于单目显微视觉引导下10μm微管与12μm微球孔的3D笛卡尔空间的高精度自动对准与插入。这一系列相对位姿检测方法为显微视觉引导下的复杂微器件的空间高精度装配提供了创新性的理论与方法。 

3. 提出了显微视觉下明暗场成像方法的融合及相应的精密检测方法，明场成像具有成像细节丰富，测量准确但效率低的特点。暗场成像具有扫描速度快，可观测远小于分辨率的损伤，但由于非线性散射效应无法准确测量的特点。结合二者优点，实现了大口径光学元件表面瑕疵的自适应、快速、精确检测。利用明场显微视觉的小景深实现对大口径光学元件的姿态的自适应测量无需复杂的机械校准；利用暗场成像系统实现对大口径光学元件的快速扫描；基于暗场损伤图像，实现明场成像系统对暗场损伤图像的二次定位与准确检测。该方法解决了适应性、准确性、效率三个核心问题，该方法的应用切实解决了国内精密大口径元件检测依赖人工的现状。 本项目突破了一系列的关键技术和应用难题，发表高质量学术论文26篇，出版专著一部，取得授权的国家发明专利11项，实用新型1项。关键技术已在中国工程物理研究院激光聚变研究中心得到应用，创造直接经济效益元2.5万元，间接经济效益5亿元，取得了很好的经济效益和社会效益。