摄像测量技术广泛应用于各种精密测量和运动测量领域,本文以某新型推进技术竖直发射飞行器演示试验为应用背景,研究了在试验中如何利用单像机对飞行器运动参数进行摄像测量与跟踪,形成摄像测量系统成功应用于试验。文中推导了在竖直推进试验条件下基于目标相对像机视线角的摄像测量方法,设计了像机平台手动和自动控制方式跟踪目标长距离运动,以解决像机视场无法覆盖目标整个运动范围的问题。论文的主要工作包括:1)在介绍中心投影模型的基础上,总结了当前研究中主要的几种单目摄像测量方法,对各种方法的基本测量思路和适用情况予以说明。2)根据推进试验的现场条件,设计了以塔架连接节点作为约束条件,计算目标相对于像机的视线角大小,进而通过三角关系对目标定位的测量方法。同时,将塔架节点作为控制点,标定出测量计算时所要用到的像机参数,提高了测量精度。通过模拟实验,验证了该方法能够满足试验的测量要求,并分析了测量过程中产生误差的环节。3)设计了手动和自动两种方式控制像机平台俯仰运动,以实现跟踪拍摄目标的要求。在手动方式中,利用DirecX组件将普通USB摇杆作为像机平台的控制端,使手动控制像机运动更为直接、准确和人性化,并在实际试验中取得成功应用。自动方式中,根据夜间试验时目标底部所产生光团的特性以及像机采集实时性的要求,设计了图像光团目标快速跟踪算法,依据光团的跟踪结果形成像机平台的运动决策,达到跟踪摄像的目的。通过对已有试验图像的处理,验证了该算法在跟踪光团时的准确性和时效性能满足试验中要求。4)介绍了竖直推进试验单像机摄像测量系统的硬件组成和实测流程,设计了试验图像的判读程序。对判读结果用白噪声观测数据多项式最优滤波器进行平滑处理,得到目标的位置和速度,为推进试验的事后分析提供依据。