索缆是桥梁的重要组成构件。为了保证桥梁运营的安全性以及使用的稳定性,需要对索缆的状态进行实时检测和监控。位移作为索缆监控检测的一个重要指标,能够反映索缆的健康状态,因此对索缆三维位移测量的研究有着重大意义。目前已有许多的位移测量方案,但现有方案大都存在设备安装困难、测量过程繁琐等问题。本工作拟基于视觉测量实现可用于索缆位移测量的方法。特别地,针对索缆上方难以安装、及移动标定板的问题,探索基于一维标定物的三维位移高精度标定方法。首先,在相机标定的过程中提出了一种结合加权相似不变线性和改进的非线性优化的一维标定算法。其中,本工作将旋转角度加入更新迭代的过程,来对原有一维标定算法的非线性优化过程进行改进。并将其与加权相似不变线性算法相结合,结果显示该算法在一定程度上提高相机标定参数。相较于张氏一维标定,改进的一维标定算法所估计出的相机参数在噪声水平为1像素时最大相对误差由40%降至0.2%,相对误差不超过0.2%,并且,改进的非线性优化的迭代过程所用时间从改进前的0.0106s降低至0.0078s,加快了计算速度。其次,本工作基于弦摆动数学模型模拟了索缆模型,研究所改进的一维标定算法是否适用于索缆模型。针对标定对象是否发生形变以及旋转角度范围的不同等问题进行了分析,从仿真结果中可以看出,旋转角度的缩小与标定对象发生形变两种情况均导致标定算法参数精度的下降,其最大相对误差由1.2%增加至23%,初步证明了基于索缆模型下改进的一维标定算法的可行性,但其精度还有待提高。另外,本工作基于Halcon图像开源库在C#环境下开发一款适用于本工作的一款图像采集软件,具有单目采集、图片/视频流采集和图片预览等功能。并利用MALTAB/GUIDE平台开发了具有相机标定功能和结果保存功能的上位机软件,包括登录界面、仿真界面、保存功能以及重置功能。最后,在实验室实现了基于索缆的三维位移测量系统,并对其进行验证,主要包括索缆模型的搭建、验证位移测量精度两个方面。测试结果表明,改进的一维标定算法对位移测量精度的提高起到了一定的作用,说明了本工作对三维位移测量系统的设计具有一定的参考价值。