光学透镜作为光学系统中的重要元件,其成像质量一直备受关注。调制传递函数（MTF）从空间频率角度定量地表征了光学透镜的成像质量,反映了光学系统中输入、输出图像的光强变化。在采用刃边法测量调制传递函数时,由于噪声的影响以及图像数据沿刃边直线投影过程中超采样边缘扩展函数（ESF）的采样间隔不均匀,会引入测量误差。针对上述问题,提出了改进后的倾斜刃边法,并设计了相应的测量系统。在边缘检测上,由于噪声对图像数据的影响,导致采用传统倾斜刃边法检测刃边直线时存在误差,采用了Otsu最佳阈值的Canny算子进行边缘检测,利用类间方差最大化的方法确定Canny边缘检测的高阈值。在超采样ESF数据的处理上,提出了基于动态初值的三个Fermi函数拟合超采样ESF的方法,通过对函数拟合中所需要的初值进行调节,提高函数拟合的精度和适用范围。在对焦过程中,设计了自动调焦算法,采用了带有阈值的Tenengrad函数作为清晰度评价函数,设计了采用三点爬山法进行粗调焦和两点爬山法进行精调焦的对焦策略。通过分析实际光学成像系统的特点,设计了仿真光学系统模型,给出了理想刃边图像的生成算法,进行了仿真实验验证。在无噪声条件下,传统倾斜刃边法和本文方法在边缘检测和MTF测量上精度相当。当给图像添加不同程度的随机噪声后,传统倾斜刃边法由高频到低频逐渐失效,相比于未经初值调节的Fermi函数拟合法,本文方法的测量精度和适用范围均优于前者。设计了MTF测量系统硬件平台和软件平台,硬件平台主要包含光路设计、关键硬件的设计与选型和电气控制系统设计,软件平台主要包含相机的二次开发、单轴运动控制以及MTF测量功能的开发。设计了系列实验,对本文方法进行了验证。对于不同成像质量的样品,本文方法均能正确检测出刃边边缘。相比于传统倾斜刃边法和未经初值调节的Fermi函数拟合法,本文方法测量MTF的精度和适用范围均有所提高。最后对测量系统的误差进行了分析。