激光核聚变是可控核聚变的重要研究领域,是解决当今世界能源危机的重要发展方向。在激光核聚变的实验研究中,需要使用高质量高精度的靶标,因此靶标的制作、装配、测量是激光核聚变实验中的重要环节。本论文对靶标装配过程中各零件空间位置的在线测量进行了研究,以便对装配过程进行监控,保证靶标的高精度装配。针对靶标尺寸小、刚度差、受力易变形等特点,本论文选用了基于机器视觉的测量方法,其基本测量过程是:首先获得靶标的图像,从图像中提取靶标的信息,然后再把靶标的图像信息转化为靶标的实际空间信息,最后得出靶标的空间参数。本论文设计了适合于本课题的图像处理算法,即先中值滤波,再Canny算子边缘检测的算法,能够获得靶标及其零件的比较精确、完整、低噪声的边缘图像。本论文深入研究了靶标图像中直线、圆和椭圆的检测,特别是对于圆和椭圆的检测,本论文提出的方法与以往的方法相比较有了较大的创新和改进,大大减少了圆和椭圆检测的计算量和计算时间。对于摄像机的标定,本文对Tsai方法作了改进,预先标定了主点和纵横比,并且把主点和纵横比也和其它参数一起进行非线性最优化,提高了标定的精度。在三维重建时,本文提出了新的点重建方法和直线的整体重建方法,其中直线的整体重建方法大大地减少了直线重建的计算量和计算时间。最后,本文具体地设计了一套靶球中心位置误差以及观察窗口对齐误差的测量方法,经过实验验证,测量结果的误差都在5μm以下,证明了本文的研究取得了良好的效果。