变形监测是工程测量和工业测量的重要组成部分。传统变形监测方法往往需要接触被测对象表面,存在测量效率低、人力成本高的缺点,且一般只能得到单点测量结果,不能全面地反映变形体的空间状态和形变趋势。单目视觉监测系统自被提出以来,鉴于其成本低、效率高、非接触、易操作等优点,近年来逐渐成为变形监测领域的研究热点。本文基于单目近景摄影测量技术,利用系统获取的高分辨率形变影像序列,采用有效的数字图像处理算法,构建了变形体表面高精度二维形变场,全面地描述了被监测对象变形过程中的面域空间特征,为变形监测方法提供了新思路。本文主要工作如下:（1）介绍了单目视觉变形监测系统的组成及测量原理,阐述了单目视觉成像中各类坐标系及其转化关系;详细介绍了张正友相机标定技术原理,推导了影像畸变矫正公式,实现了单目影像径向畸变的有效消除;通过对含有噪声和部分区域缺失、模糊的图像进行质量优化,包括图像去噪、图像增强和亚像素级插值等,为后期图像形变量的提取提供了优质的数据源。（2）系统阐述了三种主要的图像位移提取方法:基于灰度值的数字图像相关算法（DIC）、频域相位相关算法（POC）和基于局部特征的SIFT/SURF特征点提取及匹配算法。其中可以利用POC估算图像整体的刚体平移量;利用DIC算法获取规则致密格网形式的形变数据;利用融合SIFT特征点和SURF特征点的提取及匹配算法,获得覆盖图像变形区域的高精度散点位移向量。提出了一种综合RGB三通道信息的相关系数加权函数对DIC算法进行了改进,提高了DIC算法的准确度和可靠度,并通过实验验证了该方法的优越性。（3）利用阈值滤波和中值滤波实现了形变场中异常值的有效处理;利用双三次B样条插值算法对存在数据缺失的形变场进行格网重建;采用分层设色伪彩色图和矢量场图两种形式对计算得到的表面形变场进行了可视化,形象直观地表现了变形体表面的变形状态和趋势。（4）通过设计单目视觉变形监测实验,对某模拟滑坡变形的岩土体表面进行形变监测。经过图像预处理后,分别利用DIC算法和SIFT+SURF特征点匹配算法构建了其表面二维形变场,并与高精度全站仪测得的检测点真实位移进行对比。实验结果表明,在10米左右的监测距离内以及指定的系统硬件条件下,本文构建的形变场精度可达到亚毫米级,验证了本文方法用于高精度视觉变形监测的可行性和可靠性。