视觉测量利用摄像系统对目标物体进行拍摄,根据目标的成像,测量其位置、姿态等参数。现存的视觉测量技术主要利用目标物体上的局部特征如点、线等,这样的特征在提取时容易受到噪声的干扰,因而测量的精度会受到影响。而在工业场景和生活场景中有大量的全局特征可以利用。旋转对称特征就是一种很常见的全局特征,如车轮、螺旋桨。本文研究“基于单目相机的旋转对称目标视觉测量”的方法,利用目标的旋转对称特性,标定相机的焦距、主点和径向畸变,进一步测量目标的位置和姿态。由于利用了旋转对称目标的全局特征,不需要提取局部特征,因此,可以避免在提取点、线等局部特征时所产生的误差。具体研究工作如下：(1)提出基于单幅图像的视觉测量方法,通过拍摄单幅旋转对称纹理的图像,标定相机的焦距和径向畸变,求解目标物体的位置和姿态。该方法的依据是,当相机成像平面与旋转对称纹理所在平面平行,进行虚拟正对拍摄时,所得图像是旋转对称的。以该图像的对称中心为圆心,沿圆的半径方向展开(FE变换)后,所得矩阵是低秩的。而相机倾斜拍摄时,对所得图像进行FE变换后所得矩阵不是低秩的。这样可以建立起倾斜拍摄时相机参数与虚拟正对拍摄时相机参数间的关系,进而利用低秩矩阵恢复方法,从倾斜拍摄所得图像中恢复出正对拍摄图像,同时解得相机的焦距、径向畸变与位姿。基于单幅图像的测量方法优点是模型简单,算法执行速度快,操作方便,仅需单幅图像即可完成测量。(2)提出基于多幅图像的视觉测量方法,通过拍摄多幅旋转对称纹理的图像,标定相机的焦距、主点和径向畸变,求解目标物体的位置和姿态。该方法首先建立起倾斜拍摄图像与旋转对称图像的单应性关系。然后利用低秩矩阵恢复方法,从倾斜拍摄所得图像中恢复出旋转对称图像,同时计算出每幅倾斜拍摄图像与旋转对称图像之间的单应矩阵。从不同角度拍摄的图像中计算出的单应矩阵会对相机内参形成不同的约束条件。将多个约束条件联立起来,可以求解相机内参。根据所得的相机内参能进一步求解目标物体的位置和姿态。基于多幅图像的测量方法的优点是能够测量出更多的参数,对参数的测量精度更高。(3)将本文视觉测量方法应用于实际项目,设计工业组件柔性装卸监测系统。该系统有较为完整的软件操作界面,能够处理视频图像序列,克服光照不均等因素影响,实现自动化测量,为大型工业组件的自动装卸提供位姿参数依据。本文提出的视觉测量方法利用了旋转对称性特征这种全局特征,而不需要提取局部特征,避免了在提取点、线等局部特征时所产生的误差。仿真和实际实验证明,本文方法具有较高的精度和鲁棒性,处理速度满足实际需求。本文方法在工业场景中的应用,证明了其实用价值。