一直从事几何量动态测量技术和工程应用研究，发展了视觉测量模型与现场校准体系，提出了一系列动态成像和图像信息处理新方法，主持研制成功小型高精度天文导航星载产品、航空装备飞行性能动态测试站、列车运行状况正线动态测试站三类系列测试设备，填补国内空白，主要性能指标达到或超过国外主流产品，满足了我国卫星在轨飞行、国防装备建设、铁路运输的迫切需求。技术已产业化，校准技术建立了我国国军标。以第一获奖人获国家技术发明一等奖1项（2008年）、二等奖2项（2012年、2006年）、四等奖1项（1997年），国家科技进步二等奖1项（2016年），以第二获奖人获国家教学成果二等奖1项（2009年）。独立专著《视觉测量》和《星图识别》。

2000年受聘教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2001年获得国家杰出青年科学基金资助，2008年获“长江学者成就奖”，2013年当选中国工程院院士。