几何尺寸的在线检测技术对保障产品的生产质量至关重要,随着高精度系统的发展,其对产品的加工精度和加工合格性提出了越来越高的要求。外径作为轴对称类产品的重要参数,需要进行高精度在线测量,但现有测量设备往往会出现测量精度随着设备量程的增大而减小的问题,单纯依靠提高测量设备自身分辨率来提高精度是不可取的,而且会受到工业技术、检测条件和制造成本等客观条件的限制。针对大直径轴对称类构件的高精度测量问题,本文提出了基于标准规的参照测量方法,将外径测量问题转化为目标与标准规之间的狭缝尺寸测量。应用机器视觉技术,利用高分辨率线阵图像传感器和图像处理技术实现对狭缝的精确测量。本文首先研究了系统的测量原理,即狭缝尺寸与目标尺寸之间的转化原理,对系统进行了误差分析,得到影响系统精度的主要因素包括相机标定精度和图像测量的定位精度;其次,提出了线阵相机的内外参数分离的两步标定法,两步法充分利用了实验室的高精度标定条件,而且有利于工业现场应用,通过实验得到标定后的相机测量精度有了很大提高;最后,对系统中应用到的图像处理相关技术进行了研究,提出了适用于线阵图像传感器在线实时测量系统的图像质量评价函数和图像边缘校正算法,并通过模拟实验对本文中提出的算法进行验证。实验结果表明,本文中的图像测量算法可以实现狭缝的高精度测量,从而达到了系统的设计要求。