薄壁件具有质量轻、结构紧凑与承载能力强等诸多优点,已被广泛应用于各个工程领域。高效准确地测得薄壁件的振动模态参数是开展其振动特性分析和结构损伤识别等研究的重要前提与基础。传统的接触式模态测试方法由于引入了传感器的附加质量会影响薄壁件的动力学特性,同时还存在空间分辨率低、传感器安装困难等问题。单点激光扫描等光学方法弥补了接触式模态测试的不足,但此类方法需要复杂的光路系统及控制与执行装置,且前期还需要繁琐的对准和调试。机器视觉振动测量方法具有全场测量、非接触、高精度、方便简单等优点,已在振动模态测试领域得到了广泛应用。针对目前基于机器视觉的振动模态测试方法需人工粘贴标记的问题,提出了以虚拟角点代替实际的物理标记获取振动信号的思路,开展了基于角点跟踪单目视觉的薄壁件振动模态测试方法研究,主要研究内容如下。本文首先研究了基于角点跟踪单目视觉的振动模态测试方法的基础。概述了现有机器视觉振动模态测试方法的原理与不足;基于单目工业相机的成像原理,建立了被测薄壁件的面内振动测量模型;分析了振动图像序列中薄壁件边缘特征点之间的对应关系;研究了相机畸变校正方法,开展了相机标定与畸变校正实验,利用角点共线特征对畸变矫正的效果进行了验证;基于建立的面内振动测量模型,获得了图像像素与实际尺寸之间的换算关系;研究了从角点像素坐标获得频率信息最终识别模态振型的转化过程。其次深入研究了基于角点跟踪单目视觉的振动模态测试方法中的关键步骤,即边缘检测与角点跟踪。在分析了经典边缘检测算子的基础上,以提高边缘检测的精确性为目标,提出了一种改进的Canny边缘检测方法;针对传统的角点检测方法难以准确地定位虚拟角点的不足,提出了一种基于曲率尺度空间(C urvat ure Scale Sp ace,C SS)改进的角点检测方法;在改进的角点检测基础上,提出了一种以构造的角点特征描述子作为基准的角点粗匹配方法,并利用一种基于像素灰度差平方和的匹配方法进行角点精匹配,高效地实现了对振动图像序列中虚拟角点的精确跟踪。最后研究了薄壁件振动模态测试实验。提出了基于单目视觉的薄壁件振动模态测试方案;搭建了薄壁件的振动模态测试系统,该系统包括工业相机、光学镜头、光源和模态激振仪等,并对薄壁梁、薄壁圆筒进行扫频与定频测试,得到了两者的前两阶固有频率及模态振型,通过与粘贴标记的机器视觉振动模态测试方法以及有限元仿真分析的结果对测试结果进行了对比与验证;结果表明,本文提出的基于角点跟踪单目视觉的薄壁件振动模态测试方法无需粘贴任何标记便能高效准确地获得薄壁件的模态参数,有效地解决了繁琐的标记粘贴问题,大大提高了空间分辨率,为机械结构的振动模态测试提供了一种便捷、可靠、准确的方法。