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随着计算视觉技术的发展,视觉测量被广泛应用到材料、航天等多个领域。由两个相机组成的双目立体视觉测量方法,克服了传统测量方法存在的弊端,可以实现非接触、多测点、高精度三维动态测量。本文为了提高立体视觉测量方法的精度和适应性,针对该技术中的亚像素匹配、空间点坐标三维重构、圆形靶标的识别定位和结构坐标系建立进行研究,主要研究内容包括以下三个部分:(1)提出单点匹配的IC-GN改进算法,与将整像素坐标作为IC-GN算法初值的传统方法相比,本文采用二次曲面拟合得到的亚像素坐标作为IC-GN算法的初始值,并使用IC-GN算法迭代得到亚像素坐标用于单点变形计算;此外,提出全场匹配的IC-GN改进算法,使用单点匹配的IC-GN改进算法计算全部参考子区中心位置的一阶变形参数,然后通过可靠导向种子点匹配方法完成全场匹配,使其用于计算全场变形。进行模拟散斑刚体平移试验,试验结果表明,全场匹配的ICGN改进算法具有较高的精度和计算速度。(2)提出基于公垂线中点的空间点坐标三维重构算法,进行三轴平移测量试验,结果表明,该方法较理想情况下及最小二乘法空间点坐标三维重构算法具有更高的精度;提出基于三靶标建面的空间点坐标转换算法,通过结构表面粘贴的三个圆形靶标建立结构坐标系来计算左相机坐标系到结构坐标系的转换矩阵,从而得到测点的真实三维位移;进行三维移动平台精度对比试验,试验结果表明三靶标建面算法和标定板建面算法测量精度基本一致;提出Canny-MCP亚像素边缘检测算法,通过椭圆边缘检测算法仿真试验得到算法的圆心提取精度为0.01 pixel;结合本文所提算法,采用MATLAB GUI开发编译双目立体视觉六自由度运动测量软件。(3)完成锈蚀钢筋混凝土柱拟静力试验,试验结果表明,位移计和应变片与视觉测量得到的位移和应变曲线趋势一致,且视觉测量方法能给出位移加载至峰值持荷时试件的竖向和横向应变场,体现了立体视觉测量方法的优越性;完成通信基站设备模拟地震振动台试验,使用标定板和三靶标两种建面的立体视觉方法得到测点三维位移时程曲线,并对位移数据进行频谱分析,试验结果表明,三靶标建面算法得到位移曲线与其他两种方法的曲线吻合较好,且两种建面算法的位移误差结果相近,验证了基于三靶标建面的立体视觉测量方法的有效性。