随着机器视觉技术、图像处理技术、光电技术等技术的发展,视觉测量技术得到了飞速的发展与应用。单目视觉测量作为一种非接触性的视觉测量方法,在农业、工业、交通、医学等领域内有着重要的应用。本文利用单目视觉与激光点复合进行测量,获取深度信息,此方法具有系统简约、无需在被测物体上设置被动标记、无需摄像机内外参数标定等优点。本文首先介绍了小孔成像模型与透镜成像模型,分别分析了一般情况下的基于小孔成像与激光点复合的测量模型和基于透镜成像与激光点复合的测量模型。针对基于小孔成像与激光点复合的测量模型在微位移测量时,精度不高的问题,采用基于透镜成像与激光点复合的测量模型。此模型采用透镜成像原理,在像距等于两倍的焦距邻域附近,当物距有微小变化,激光点在CCD上的斑点图像位置变化明显,能够提高测量精度。由CCD相机获取激光点图像时,需要先对图像进行预处理,包含灰度处理,滤波处理、阈值分割和获取激光轮廓。激光点的中心位置对测量精度有着重要的影响,本文研究了不同的被测物体对阈值的影响,不同的阈值、开机工作时间、非激光光斑轮廓与光斑轮廓边缘奇异点对激光中心位置的影响;分析了非激光光斑轮廓与轮廓边缘奇异点产生的原因,提出了非激光光斑与轮廓边缘奇异点的去除方法,通过实验验证所提方法的可行性。根据测量模型中各个元器件之间的位置约束关系,设计了一种测量装置,分别对测量装置中的CCD相机、激光器、镜头、直线电机、物理基点、驱动器、镜头支架等零部件进行选型和设计。采用VS2010作为软件开发平台,选用面向对象的C++语言作为开发语言,根据界面设计原则与测量系统的要求,利用MFC与OpenCV相结合设计出单目视觉与激光点复合测量的界面。最后建立了实验平台,主要由三坐标测量机、六自由度位姿调节平台、测量装置、百分表等组成。首先利用三坐标测量机获得被测物体与物理基点之间的距离,利用图像处理技术获得激光光斑的中心位置,建立一一对应关系,然后多次移动被测物体,在每个位置获取CCD中激光点的中心位置,得到多组数据。利用这些数据,再根据理论测量模型,选用合适的拟合函数,采用最小二乘拟合方法得到理论测量模型的修正模型。得到测量模型的修正模型之后进行测量并与三坐标测量机测得的数据进行比较,分析修正模型的合理性,实验表明该方法能够进行微位移高精度测量,在1mm范围内测量的相对误差小于0.022%。