惯性约束核聚变是人类目前进行可控核聚变研究的重要方向,因为其与核裂变相比几乎不产生具有放射性的废料,是一种清洁的能源,而且其原料储量丰富,所以也是人类解决目前的能源问题和环境问题的重要方法。目前,激光惯性约束核聚变是惯性约束核聚变研究的热点,在人工可控惯性约束核聚变的技术研究中,ICF冷冻靶的装配技术是一大难点。ICF冷冻靶是由多个微小零件组成的,其结构比较复杂,尺寸极小而且材料容易变形破碎,对装配精度要求很高,因此很难用传统方法进行装配和检测。在深入的调研国内外ICF冷冻靶装配的相关技术后,结合ICF冷冻靶的特点以及装配时的精度要求,本文设计了基于机器视觉的在线检测系统,并研制了一套ICF冷冻靶半腔对接在线检测系统。因ICF冷冻靶的装配空间狭小,本文设计的基于机器视觉的在线检测系统采用的是单路视觉,利用多个光学反射镜实现对ICF冷冻靶上路、侧路以及下路的多维视觉检测。在总体设计思路的基础之上,完成了成像系统、电气系统、机械系统、软件系统的设计,并完成全系统调试与集成。针对ICF冷冻靶图像的特点,本文对ICF冷冻靶图像处理的技术进行了深入研究,主要包括:研究图像的点运算,利用灰度的线性变换和直方图均衡化技术来增加图像的对比度;研究图像分割算法,利用图像的阈值分割对图像的目标区域和背景区域进行粗略分割,利用Canny边缘检测算子获取图像的精准边缘点与轮廓;研究图像的几何变换,利用图像的旋转技术改变因系统设计的原因ICF冷冻靶侧路图像不垂直的现状,对ICF冷冻靶的原始图像进行逆时针45°的旋转;研究轮廓识别技术,利用Hough变换实现对ICF冷冻靶图像直线与圆的检测;研究亚像素细分定位算法,实现边缘的精准定位。最后对ICF冷冻靶半腔对接在线检测的实验数据进行了分析,得出的最后实验结果为:在装配时ICF冷冻靶的上下半腔角度位置检测精度优于0.1°,线性相对位置检测精度优于2μm,均优于设计指标要求。