平行光管作为一种提供水平基准的光学仪器，广泛地应用于工业测量和科学研究中。但是观测精度容易受到人为因素的影响，而且由于视场小，长期人眼观测容易产生疲劳。光电检测技术是光学与电子技术相结合而产生的一门检测技术，其中以CCD为基础的图像测量技术具有分辨率高、精度高和稳定性好等特点而被广泛地应用于各种检测中。本文提出基于CCD的平行光管数字化观测方法，可以提高观测精度和减轻观测人员劳动强度。首先，本文介绍了基于CCD的平行光管数字化观测方法，从CCD和工业镜头选型、光源选择和机械连接设计四个部分阐述了数字化观测中的若干问题，并介绍了系统调试中的若干要点。接着，介绍了三种常见的亚像素细分算法并进行了精度对比，确定选用最小二乘曲线拟合法。根据理想边缘模型，选用三次多项式来拟合十字丝边缘，并详细地介绍了三次多项式拟合算法的实现。同时还将细分算法同未细分算法进行了对比分析，并提出了基于灰度梯度曲线形状特征的边缘点剔除策略，实验证明，该策略可以提高拟合精度。然后，从图像滤波、图像分割、粗边缘提取、细边缘提取、直线拟合、距离测量和目标照准七个方面对本文所采用的数字图像处理技术进行了详细介绍，并对阈值选择、剖面位置和数量选择、剔除粗大误差和减小随机误差等问题进行了详细研究。在此基础上，在VC++6.0平台下编制了数字化观测软件系统。最后，从CCD图像采集、软件和光轴一致性三个方面对系统误差进行了分析，虽然误差分析是在理想状况下进行的，但是也有一定参考价值。实验结果表明，无论是十字丝距离测量还是十字丝照准，数字化观测方法精度都要高于传统人眼观测。