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光学介质薄膜作为激光器及光学系统的重要组成部分,其抗损伤能力严重制约了激光器等光学设备的发展。为了实现光学设备系统向着高能量、高稳定性、超长待机的方向发展,就需要对薄膜损伤阈值进行精确判定,因此研制智能化、在线薄膜损伤阈值测试系统具有重要意义。研究薄膜损伤机理可知:薄膜本征吸收、雪崩电离、多光子电离、杂质缺陷等都会对薄膜损伤阈值的测试产生影响。为确保测定的光学介质薄膜损伤阈值具有合理性、适用性、普遍性,系统采用ISO11254标准规定的1-on-1薄膜损伤测试方法。针对传统光学介质薄膜损伤判定存在判定结果易受主观因素影响、判定过程复杂、判定环境要求度高、无法在线判定的弊端,提出采用高灵敏度、高可靠性、操作简单可在线使用的图像测量法进行非接触薄膜损伤判定。针对已有薄膜损伤测试系统多使用高斯光束作为光学介质薄膜辐照光源,存在能量分布不均匀的问题,文中采用非球面透镜组对高斯光束进行光束整形获得的平顶光束作为测试光源,有效的降低了由于光束不均匀导致的测试误差。文中详细阐述了光学分光单元、衰减单元的设计,以满足样本测试的光源需求,并使到达图像传感器的光束能量在有效测量范围内,不会出现无法响应或过饱和状态。系统采用嵌入式处理器STM32完成样本测试单元的自动化定位、激光二极管脉冲光源能量的调整、激光电源外触发控制发光、CCD相机同步触发采集激光光斑图像等;采用现场可编程门阵列FPGA驱动OV5640相机采集薄膜损伤图像,并行实现Sobel边缘检测算法以及腐蚀膨胀滤波算法;为保障测试系统像素处理时钟与像素输出时钟匹配,确保像素输出与VGA显示同步,还采用FPGA设计了异步FIFO与SDRAM外部存储器对二值化薄膜损伤图像进行乒乓存储,文中给出了每一部分的仿真时序。最后,本文利用设计的测试系统,使用波长为1064nm、脉宽为10ns的Nd:YAG固体激光器,对薄膜材料为HfO2和SiO2的高反膜进行测试。通过将该薄膜进行多组激光能量辐照,获得的至少100个测试点信息上传给PC机,PC机解算后确定在不同激光能量下每组薄膜损伤概率数据与薄膜损伤阈值,通过最小二乘法线性拟合,得到该高反膜（HfO2和SiO2）的零概率损伤阈值为12.25J/cm2。最终测试结果表明,该系统能够对高反光学介质膜实现高精度、快速在线测试。