微靶作为激光核聚变(Inertrial confinement fusion,简称ICF)中的关键部件,其装配精度直接决定了ICF“点火”实验的成败。目前,国内外公开的有关微靶装配装置的研究工作取得了一定的成果。但是,在微靶装配过程中对各零部件位置关系的在线测量方法在国内却很少有报道。本论文以靶标装配中各零部件的几何特征参数、空间位置关系以及测量精度要求的研究分析为基础,提出了一套基于显微视觉的在线检测系统。针对靶标装配过程中各零部件空间位置的测量问题,本论文提出了利用两个显微成像系统对其进行测量的方案。同时,针对在显微条件下,现有标定算法所需标定物制作困难的缺点,提出一种新的利用标准球对显微成像系统进行标定的方法。新的标定方法利用已知实际尺寸的标准球作为标定物,并根据显微成像系统特点简化计算模型减少标定参数。同时,利用标准球在多摄像机公共视场内,其轮廓在任何位置可见这一特性对显微图像测量系统中的多个摄像机同时标定、简化标定过程。通过实验证明标定方法具有较高标定精度。在分析离焦图像成像原理的基础上,提出一种新的基于图像矩的图像清晰度评价函数,并给出定义。新的评价函数由不同阶的图像矩加权构成,通过调节权重系数可以灵活控制评价函数的灵敏度和抗噪性。通过实验证明,相较于现有图像清晰度评价函数在对焦目标与背景的对比度较低时极易失去函数理想特性这一问题,新的评价函数在有效的保持了如单峰性、无偏性等理想曲线特性的同时,在灵敏度和抗噪性方面也有明显优势。对常用阈值分割和边缘检测算法进行分析,获得靶标及其零件的比较精确、完整、低噪声的边缘图像。深入研究了靶标图像中直线、圆和椭圆的检测,特别是对于椭圆的检测,本论文提出的方法与以往的方法相比较有了较大的创新和改进,大大减少了椭圆检测的计算量和计算时间。