准直光束是光学检验和光学工程中最为常用的光束,光束准直性的检验为光学工程中一项十分重要的技术。本文欲研究一种基于Talbot 效应的激光准直测量系统,以实现光束的快速、方便准直。论文首先对Talbot 效应,莫尔条纹现象进行了较完整的理论分析。对Talbot 效应分别用干涉理论和衍射理论解释了简单周期性物体和复杂周期性物体的Talbot 效应;对莫尔条纹现象,分别用序数方程原理与衍射干涉原理解释粗光栅、细光栅的莫尔条纹现象。接着提出了基于Talbot 效应的光准直测量的整个系统,并对测量原理进行了详细的分析,建立了光学系统的数学模型,并导出了测量数学关系式。还探讨了系统的两种创新性的改进方法:引入虚拟光栅和系统实时化。最后在实验的基础上完成了测量系统的精度分析,总结出系统的误差公式,分析了影响误差的各个因素,得出减少测量误差的几个结论。在图像处理部分,对图像处理各算法进行了理论分析。涉及到的图像图理技术有平滑去噪、二值化、细化、条纹方向检测,每一步都提出了两个以上的解决方案,并对不用的方案进行比较、选择,最终形成对莫尔条纹图像处理算法的最佳组合。论文设计的基于Talbot 效应的光准直测量系统,具有检测速度快、简单方便和测量精度高等优点,不仅可以应用于可见光,也可应用于非可见光。实验表明,经该方法准直后的光束发散角(会聚角)可达0.00007 度。