500m口径球面射电望远镜（FAST）,是世界上最大的单口径球面射电望远镜。FAST包含一个口径为500 m的球冠形反射面,实际观测时可在观测方向上,变形为300 m 口径的瞬时抛物面以满足测量需求。主动反射面的面形精度是射电望远镜的关键指标,决定了天线效率和最短可观测波长。本文致力于研究可用于FAST主反射面面形精度测量的视觉方法。摄像机高精度标定是视觉测量的基础,其标定精度直接决定了视觉测量的精度。本文首先对摄像机的成像模型,畸变模型和标定算法进行了研究。通过充分调研现存摄像机标定算法,决定采用基于立体靶的摄像机标定算法。针对高精度立体靶制造困难、成本高等缺点,使用平面靶精确运动生成虚拟3D数据。在实验阶段比较了不同畸变模型对摄像机参数标定结果的影响,选择适合本文摄像机的畸变模型。本文初步研究了一种单相机多站的方法,对FAST主反射面局部区域进行测量,以预估视觉测量方法的可行性。根据FAST主反射面上节点的自然特征,检测图像中节点的位置作为图像信息,不需要在反射面上放置合作目标。节点检测中使用两步Hough变换对节点初步定位,然后开窗进行精确检测。在完成不同图像间节点匹配后,通过本质矩阵的求解计算出摄像机的运动参数,使用三角测量和捆集调整算法,重构出节点的三维坐标。最后在FAST现场,对主反射面面板局部区域进行检测,以验证该方法的可行性。针对FAST主反射面面积大,测量效率要求高的需求。本文研究了一种动态的视觉测量方法。使用二维旋转平台和摄像机,组成旋转视觉测量系统。通过二维旋转平台的运动,驱动摄像机指向不同测量区域,从而扩大视觉测量范围。文中详细介绍了该系统的数学模型、核心技术和关键参数的求解。通过坐标转换关系,推导得到摄像机和转台之间的变换矩阵是手眼标定形式的方程,使用一种单位四元数的方法进行求解。该方法在每一个测量位置,左右摄像机只需要各拍摄一张图片就可以进行三维重构,大大提高了测量效率。通过两转台基准参考系之间的转换矩阵,将数据统一到全局参考系之中,以实现大尺寸测量。在实验部分测量了两个大于摄像机视场的标准件,以验证该方法的有效性和精度。