本论文采用CMOS相机作为光束检测传感器，分析了光束经过复杂光学系统的光束变换，讨论了采用中性密度滤波片来做光束衰减的问题，探讨了抑制CMOS相机引入随机噪声的方法，通过多幅图连续采样并平均以及单幅图邻域均值平滑，能有效地提高信噪比。对于PC机底层获取的光斑图像，本论文引入了数字图像处理的流程，提出了结合图像分割的重心法来定位光斑中心这一改进方法，该法能避免光斑图像的不均匀或局部缺口所造成的重心偏移问题；讨论了光斑边界的判断方法，采用梯度判定法只能获取光斑的视觉边界，而采用灰度跃变跟踪法，则能获取光斑的真实边界。本文还提出了针对CMOS靶面直接测量和装前置镜头间接测量所用到的不同尺寸标定方法。本论文研究了对于高斯光束，其灰度曲线的高斯拟合和参数(束腰、发散角、M2因子等)计算时的双曲线拟合这两种曲线拟合所用到的GNL迭代算法，将参数线性化的最小二乘法计算所得的结果作为初值运用到GNL迭代法，能保证迭代收敛，且GNL迭代能将拟合误差减小到万分之一。本论文完成了光束检测系统配套软件中的图像处理类、光斑参数类、矩阵运算类、曲线拟合类、激光参数类等5大类族的UML设计，并运用装饰模式来组织图像处理的一系列流程，使得软件灵活可扩展。本论文还展示了基于以上的研究工作所搭建的检测系统(包括硬件平台和应用软件)在1080nm激光模式观察和匀化片特性观察的实验中的运用情况，说明了本系统的灵活性和实用性。