随着计算机技术的飞速发展,影像测量技术凭借其非接触、高精度等优势已获得了广泛的应用。近年来由于工业工艺水平的不断进步,高精度微型零件的数量呈指数增长。然而,现有的影像测量仪受精度与视场矛盾的制约,测量效率低下,难以满足高精度、高效率的测量需求。本文对高精度影像测量系统中的关键技术进行了研究,包括硬件系统的搭建与调整、高精度的边缘定位技术、系统标定以及图像超分辨率重建技术等。以手表中精度最高的零件之一——擒纵轮为测量对象,完成了“擒纵轮视觉检测仪”,实现了不同规格擒纵轮高精度、高效率的测量,相对测量精度优于1/2000,并完成了工业现场的调试和验收。具体的工作和创新点主要包括:1.以擒纵轮为测量对象,完成了高精度影像测量系统。主要包括:确定基于完整成像的测量模式;采用自行设计的物方远心光路,并在设计中将擒纵轮关键尺寸所处的环带区域(靠近视场边缘的部分)畸变矫正至最小;完成了照明设计。2.对系统光轴与物面的垂直度和物面的对焦精度的高精度调节进行了研究。分别提出了基于图像区域清晰度的系统光轴垂直度评价方法和基于图像插值的清晰度评价方法,通过实验验证了方法的有效性,并实现了“擒纵轮视觉检测仪”中系统光轴与物面的垂直度和物面对焦精度的高精度调节。3.研究了图像边缘的高精度定位技术。包括像素级的边缘提取,轮廓跟踪技术和亚像素级的边缘定位技术。提出了基于模板相关的亚像素定位算法,对不同类型的边缘建立不同的边缘模板,利用该模板和实际边缘进行相关运算,找出最佳的相关位置,从而实现边缘点亚像素级精度的定位。4.完成了高精度的系统标定以及擒纵轮特征参数的计算和软件设计。实现了多种规格擒纵轮的11类参数的高精度、高效率测量,并完成了“擒纵轮视觉检测仪”的现场调试,通过测试验收,可靠、稳定的运行在工业现场。5.研究了基于序列图像的超分辨率重建技术以提升原始图像的分辨率,从而提升测量精度。针对当前基于精确微位移的序列图像超分辨率重建技术中,精确微位移难以获取的难题,提出了基于随机微位移的超分辨率重建技术,并用于影像测量,提升了测量精度,设计实验证明了该方法的有效性。