紫外显微镜因为采用波长较短的紫外光作为照明光,所以其与传统光学显微镜相比具有更高的测量分辨率,从而被广泛应用于微纳几何尺寸测量。但是紫外显微镜量值无法直接溯源至国际单位米定义,为此中国计量科学研究院研制了计量型紫外显微镜微纳几何结构标准装置,本文对该装置中的显微成像和测量技术进行深入研究,实现紫外显微镜量值的直接溯源。本文主要研究内容如下:(1)设计搭建具有波长实时补偿功能的紫外标准装置激光干涉测量系统,实现标准装置位移测量和溯源。研究紫外标准装置工作原理和结构组成。以外差激光干涉法为基础,设计双轴激光干涉测量系统,同时在干涉系统中增加波长补偿器,并设计波长自动实时补偿算法,实现干涉测量系统对位移的精确测量。(2)设计搭建以对焦深度法为基础的紫外显微镜自动对焦系统,保证线宽清晰成像。通过实验对比选择小波变换作为对焦评价函数,将显微图像中央区域作为对焦窗口,并采用结合改进爬山算法和曲线拟合算法的搜索算法,完成自动对焦系统设计搭建。(3)设计最优单尺度Retinex图像增强算法和改进Zernike矩边缘提取算法,实现线宽边缘特征提取。基于Retinex理论,利用最优尺度的高斯核函数估计光照分量,获得去除光照影响的增强显微图像。推导Zernike矩模板系数,计算Zernike矩,依据边缘判断标准获得线宽亚像素坐标。(4)完成2μm线宽测量实验。将边缘特征与干涉仪测量数据匹配获得线宽测量值,进行10次重复测量实验。分析装置的误差来源和不确定度,最终相对扩展不确定度为0.0036。