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针对传统光轴角测量系统中人为因素干扰导致的重复性能降低等不足，设计一种基于图像处理技术与高精度电控转台相结合的自动测量方案。分析了照明光斑光强分布特性，提出了一种基于图像区域分割的最优非线性加权的特征点提取算法。该方法根据光强与灰度的线性关系，将光强量化到3个区间。然后分析灰度因素在特征点定位中的影响；针对不同区间应用局部最优加权法则以实现局部最优化处理。最后，利用光轴偏转角与特征点在像面上位移的对应关系，计算得到光轴角测量值。开展了光斑特征点重复性实验并分析了光轴角检测精度，结果表明：该系统在不同光强、