在线非接触尺寸测量技术是先进制造中保证和提高加工精度的重要途径,同时也是发展现代制造技术的基础。计算机技术和图像处理技术的迅速发展,为非接触式测量开辟了广阔的空间。该测量技术的关键之一是CCD相机内外参数的标定。随着图像测量精度的不断提高,对CCD相机标定技术也提出了更高的要求。本文根据相机成像原理以及零件尺寸测量的特定情况,改进了Tsai两步法的相机标定技术,并将该技术应用到轴径尺寸的非接触测量中。本文依据Tsai径向一致约束的经典假设,通过改进求出了Tsai两步法不能求出的相机参数——主点坐标。在将其应用于轴径测量的过程中,鉴于外部参数的不同,提出了利用已知尺寸的轴做二次标定的方法。最终将CCD相机的标定技术应用于实际尺寸的测量中。实验表明改进模型的标定精度要比Tsai两步法的精度高。本文提出利用标定出的相机参数和提取的像素坐标求出待测尺寸边缘点相机坐标系中的坐标,然后通过直线拟合以及点到直线的距离公式求出轴的直径。并且利用多点求平均值的方法来减小误差。通过尺寸测量实验的精度分析,表明将改进的Tsai两步法标定技术用于尺寸测量的方法精度比较高、结果稳定。虽然还不能满足实际零件加工的精度要求,但是相比以前的方法,精度提高很大。