航天器中的柔性结构容易发生大幅值、低频率的振动,严重时甚至会影响航天器的正常运行。航天器工作时会周期性的处于地球的阴影区和光照区,其工作的环境温度为-180°C～150°C,温度变化会改变材料的物理性能,同时结构受热不均匀会产生热应力,而材料性能的改变和热应力均会改变结构的动态特性。因此,研究结构在热环境下的动态特性,对航天器中的大型柔性结构设计、振动控制和姿态控制等具有重要意义。本文针对热环境下柔性结构的振动响应测量问题,开展了基于双目视觉的测量方法研究。首先研究了双目视觉成像模型及双相机标定方法,采用基于Radon变换的棋盘格角点检测和张正友相机标定方法,完成了双相机标定。其次结合连通域检测与数字图像相关法,提出了一种基于双目视觉的振动位移测量方法,通过试验验证了该方法的准确性和有效性。最后研究了热环境对相机成像质量的影响,采用蓝色带通滤波片和蓝光光源辅助成像,搭建了热环境下的双目视觉测量系统,采用该系统成功测量了热环境下结构的振动响应。具体研究内容包括:1、完成了双目视觉成像模型和双相机系统的标定方法。针对相机标定过程中的棋盘格标定板角点检测问题,研究了基于Radon变换的棋盘格角点检测算法,采用Radon变换检测棋盘格标定板中的直线边缘,求解直线的交点确定角点位置,通过仿真棋盘格图片和试验分析了该方法的检测精度和鲁棒性,结果表明:该方法的角点检测精度可以达到0.2pixel,对光照强度和复杂背景具有较好的鲁棒性。根据棋盘格标定板角点检测结果,采用张正友标定法完成了双相机系统的标定,两台相机的平均重投影误差为0.13pixel。2、结合连通域检测与数字图像相关法,提出了一种基于双目视觉的振动位移测量方法。该方法在测点处布置特征标志,采用两台相机同步拍摄结构振动时的照片,对照片进行连通域检测,明确连通域并确定其重心,采用数字图像相关法对特征标志进行搜索、匹配和精确定位,最后通过三维重建得到结构的振动位移。分别通过静态位移测量试验、悬臂梁振动位移测量试验和帆板模型振动位移测量试验,分析、验证了该方法的测量精度、计算速度和有效性,结果表明:该方法的静态位移测量平均绝对误差为0.03mm,振动位移测量平均绝对误差为0.07mm,可用于测量结构的振动响应。3、分析了热环境对相机成像质量的影响,搭建了热环境下的双目视觉测量系统。采用蓝色带通滤波片和蓝光光源辅助成像,降低热环境对相机成像质量的影响,结合图像采集系统和石英灯阵列加热系统,搭建了热环境下的双目视觉测量系统,并通过热环境下的刚体平移试验和帆板模型振动位移测量试验,验证了基于双目视觉的测量方法在热环境下的测量精度和有效性,结果表明:热环境下静态位移测量平均绝对误差为0.04mm,可用于测量结构的振动位移。