随着激光技术在各个领域的应用不断拓展,如何有效的检测和评价激光光束质量成为了激光技术研究的一个关键问题。从衍射极限因子M2因子在上世纪90年代被提出后,它就成为了一种有效而常用的衡量激光光束质量的方法了,如何能够快速有效的测量M2因子也成为了一个人们研究的热点。本文基于CMOS相机设计并完成了一套高精度激光光束质量测量系统,该系统首先通过图像处理法获取光束偏转角度,再自动由电动微调装置控制反射镜改变光束传输方向从而完成光路的高精度调整,实现光束垂直入射相机光敏面的目的,在此基础上系统可以实现M2因子的自动测量。论文的主要研究成果如下:1.研究了现有激光光束质量评价方法,围绕激光光束M2因子测量制定了激光光束质量测量的总体方案。基于重心法和二阶矩法设计了计算激光光斑中心与尺寸的图像处理方法。根据光束质量测量中光路调整的要求,设计了基于图像处理的光路高精度调整方法。2.设计并完成了激光光束质量测量系统的软硬件。其中软件包括系统设置、步进电机控制、图像预处理和参数计算等模块,硬件包括系统光路、单片机控制、图像采集、精密电动微调及其驱动和定位等模块,并进行了软硬件联合调试。3.对所研制的激光光束质量测量系统进行了一系列实验测试。结果表明:(1)本系统可以高效率的完成光路调整,调整后的光束偏移角度不超过设定偏转阈值0.05°;(2)不同焦距透镜对光束质量测量影响较小;(3)选取不同波长进行测量对比时,本系统光束质量测量结果与商用系统基本一致,但重复精度更高,并且重复测量偏差可以达到1.0%以下。