随着视觉测量技术的快速发展,快速、高精度获取整个待测物体表面的三维点云并提高物体局部特征点云精度的需求日益增加。相较于传统的定焦测量系统,变焦测量系统不仅可以一次性地重建待测物体的整体点云,还可以通过调整测量视场大小进一步提高局部特征的点云精度,弥补了传统的定焦相机固定测量视场的局限性。因此,本文基于工业变焦相机搭建了双目立体视觉测量系统,主要研究了双目变焦测量系统模型、不同尺度下图像特征点的提取与匹配、基于特征点分步式标定双目变焦测量系统的方法以及点云的重建与拼接。本文研究的主要内容如下:(1)研究了双目变焦立体视觉测量系统的数学模型,并推导了模型中各个坐标系之间的转换关系与双目测量系统的极线约束。(2)研究了尺度不变特征变换匹配特征点的算法,分析了图像间单应性矩阵的变换关系,提出了一种基于图像轮廓法向量的特征点匹配方法,解决了变焦中不同尺度下图像特征点匹配较少的问题。(3)研究了定焦相机的张正友平面标定方法,并实现了变焦测量系统初始焦距的系统标定;当系统改变焦距后,提出了一种基于特征点的双目变焦测量系统的分步式标定方法,提高了变焦系统标定的灵活性,并通过实验验证标定的参数结果。(4)研究并实现了基于条纹相移结构光的编码方法,在变焦测量系统下重建了不同尺度下待测物体的点云,对点云进行了拼接。