随着社会科技的迅猛发展,大型装备制造业中对于工件形貌测量的测量精度、效率、工作范围及灵活性提出了更高的要求。大空间视觉形貌测量技术凭借其自身非接触、高精度、高效率等优点可满足上述需求,进而成为解决大空间形貌测量最行之有效的方法之一。现有大空间视觉形貌测量技术对测量设备、场地和人员往往有着特殊的要求,对于大型工件的某些重点结构部位进行测量时还需以人工形式抵近测量,这限制了测量方法的灵活性,也具有一定的安全隐患。因此,从提升视觉形貌测量灵活性及拓展其应用范围出发,本文提出一种基于无人机的大空间视觉形貌测量方法,利用无人机平台携带测量设备实现视觉形貌测量。可解决测量平台自身的定位信息获取和目标物的形貌测量的问题,实现位姿和形貌测量过程同步。本文主要的研究内容如下:1.分析了大空间视觉形貌测量技术的现状及不足,针对现有技术的缺点,提出了一种基于多向交汇的视觉形貌测量方法,该方法的测量平台可由无人机携带,能够同时解算测量平台的位姿和目标物的形貌测量,实现大尺寸物体的视觉形貌测量。2.设计大空间视觉形貌测量系统,完成了系统中光学特征点的设计及中心提取算法,采用ARM+CMOS采集并存储被测目标特征图像,利用OpenCV+VS2010搭建形貌解算软件模块。同时,对位姿解算过程的多种影响因素进行MATLAB仿真分析。3.标定了大空间视觉形貌测量系统中视觉传感器内参和各个坐标系间关系。视觉传感器标定采用同心圆特征2D平面靶标的标定方法,同时,根据各自与视觉公共坐标系关系标定出非公共视场视觉传感器之间的位姿关系。4.搭建了静态验证实验平台,以验证测量方法的可行性。实验结果表明在3m x 3m的工作范围内本文提出的测量方法精度在5mm以内,能够满足大空间视觉形貌测量的需要。