在全球经济激烈竞争的环境下，各类零件加工企业都在探索不同的方法来保证他们出厂产品的质量，其中对生产出来的零件进行形状与尺寸检测是零件产品质量保证的重要环节。目前，国内零件加工需求密集且质量要求高的零件制造行业中(如飞机制造业)，零件检测全部依赖于三坐标量测仪，然而其操作复杂，不仅检测速度无法满足在线实时检测的要求，而且检测精度与操作人员的熟练程度有关。由此可见，随着工业部门对检测要求的进一步提高，以往的检测手段难以满足要求，而这也就是视觉测量方法研究和发展的直接原因。视觉测量方法及系统的研究开发可以弥补当前检测方法的不足，进一步解决工业检测部门的实际问题。虽然国外视觉测量技术已经达到了实用阶段，多种产品已经投入使用，但是国内视觉测量技术尚处于发展阶段，因此自主研究相应的视觉测量方法，开发性能价格比高、操作方便的实用化系统是当前必要和迫切的要求。

本文根据飞机零件加工业中常见零件的特点及其对高精度测量技术的现实需求，研究零件几何尺寸与形状误差的视觉测量方法。这些研究不仅可以提高飞机零件加工行业的生产效率和产品质量，而且对视觉测量技术在其他工业零件加工制造行业的应用也具有重要的推动作用。本文的主要工作如下：

(1) 基于零件轮廓边缘点的基本图元分割方法，主要研究基于零件轮廓边缘点的多特征联合提取方法，提高零件边缘轮廓图元特征提取的精度。

(2) 基于大口径远心镜头的图像采集与测量方法。利用搭载大口径远心镜头的图像采集与测量方法克服现有二维图像测量仪的欠缺，研究内容主要包括硬件结构的选型与设计、硬件各参数调试方法(主要包括评价远心镜头畸变影响程度的方法、判断相机主光轴与检测平台的垂直情况的方法，以及基于远心镜头的图像标定方法)、单/多个零件的轮廓附加约束条件的轮廓特征参数求解，以及与设计数据的自动比对等。该方法克服了现有二维图像测量仪精度对视场的限制，可以对零件一次性地捕捉其整体图像，并实现零件快速高精度的自动测量，试验证明该方法测量精度可达到0.01mm，满足中小平面类零件量测精度的要求。

(3) 基于单数码相机的较大尺寸平面薄片零件视觉测量方法。对于较大的平面薄片零件，研究并设计基于大像幅非量测数码相机的单目视觉检测方法，内容主要包括基于二维DLT和光束法平差的相机内参数的标定、基于平面控制点信息的单幅影像外方位元素的解算、影像的畸变纠正和垂直纠正、基于轮廓线的多特征提取方法的零件特征参数求解等。试验结果表明，将大像幅非量测数码相机用于较大平面薄片类零件检测的结果与三坐标量测仪的检测数据对比，试验结果表明其量测误差小于0.1mm，满足较大幅平面薄片类零件尺寸量测的要求。

(4) 基于模型和广义点摄影测量的立体视觉测量方法。对于有特定几何模型的零件，本文结合广义点摄影测量理论，研究并设计基于立体相机的视觉测量方法，主要以圆柱体零件为例进行研究，内容包括零件数学模型和轮廓的表达方法研究、基于广义点摄影测量的平差模型的建立，以及三维视觉测量与检测的流程。试验结果表明，对于无法获取严格意义上的同名点的检测对象来说，如工业零件，在引入广义点摄影测量后，测量可以达到很高的精度，试验中只使用130万像素的普通工业相机，测量精度就可以达到0.03mm，该精度可以满足零件三维测量的要求。