在精确放射治疗过程中，为了实现对放疗患者的精确定位和肿瘤位置的精确测量，对放疗患者通常采用分次治疗法，每次治疗过程都需重复定位，这就对放疗患者摆位系统提出了更高的要求。因此，研究放疗患者摆位系统的精确测量方法对精确放疗具有重大的意义。本课题来源于苏州雷泰医疗科技有限公司研究的《基于四维球面放射治疗平台-球面刀的研究》项目和与苏州大学苏州博实机器人技术有限公司联合开发的《放疗机器人定位床的研究》项目，开展了面向放疗机器人定位床的视觉系统标定与测量方法研究。本文研究的主要内容如下：首先，提出了基于双目视觉的放疗机器人定位床位置测量方法，实现了放疗患者在精确放疗过程中精确定位和肿瘤位置的精确测量。首先，在基于Tsai摄像机模型并引入透镜畸变的影响下，提出了一种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的摄像机标定方法。其次，采用Roberts梯度算子识别标记点中心并计算其三维坐标。然后，通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误差，实现对放疗患者的位置验证和精确摆位。最后，通过实验证明该测量方法可获得较高的标定精度和摆位精度，可满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。其次，提出了基于位置的视觉系统动态标定算法，实现了放疗机器人定位床的理想轨迹控制。通过建立放疗机器人定位床的视觉模型，在基于逆动力学控制方法的基础上设计了放疗机器人定位床控制器，并提出了一个用于在线估计未知旋转矩阵的自适应更新律。在该算法中，将放疗机器人定位床位置误差通过估计的旋转矩阵反馈到机器人控制器中，实现放疗机器人定位床的位置跟踪误差收敛并接近于零，同时，被估计的未知参数收敛于真值，即实现视觉系统的动态标定。通过应用李亚谱诺夫函数证明了该算法收敛，并通过仿真实证明了该算法的正确性。然后，提出了基于图像点特征的视觉动态标定算法，实现了放疗机器人定位床的定点控制。首先，在放疗机器人定位床上选择一组特征点，推导出了包含未标定的摄像机内外参数和特征点图像信息的图像雅克比矩阵。其次，在基于机器人逆动力学控制算法的基础上设计了控制器，并通过将包含图像雅克比矩阵的变换关系表示成一个包含图像信息的已知矩阵和所有未知参数向量的乘积，提出了一个用于估计未知参数的自适应更新律。最后，应用李亚谱诺夫函数和仿真实验证明，可以实现放疗机器人定位床的定点控制，且未知参数渐进收敛，即实现视觉系统的动态标定，同时也证明了该系统的稳定性。最后，提出了基于双目视觉的实时跟踪呼吸运动测量方法，减少了呼吸运动在精确放射治疗中对胸腹部肿瘤靶区造成肿瘤位置动态位移而引起的治疗误差。首先，建立基于双目视觉的实时跟踪系统，实时匹配出标记物在左右两个摄像机采集图像中的坐标，并计算出标记物在腹部表面的三维坐标值。然后，通过引入时间变量，计算出该特征点三维坐标的变化情况，来完成对呼吸运动的实时跟踪研究。在目标图像跟踪过程中，采用优化的SIFT特征匹配算法来获取标记物图像与左右摄像机图像的精确匹配。最后，通过实验证明该测量方法可提高目标图像的匹配精度和匹配速度，并满足双目视觉对腹部肿瘤的实时性跟踪检测要求，并减小放疗患者因呼吸引起的动态定位误差。