大尺寸轴对称工件应用范围非常广泛，是一些重大设备的关键部位，有着非常重要的作用。外径作为轴对称工件的主要参数之一，影响到工件的正常工作，需要进行精确的测量，现有的大尺寸轴对称工件外径测量设备的测量精度会随着测量尺寸的增大而减小，而且具有测量效率低、测量重复性差、成本高等缺点。针对大尺寸轴对称工件的外径测量问题，本文提出了基于转镜扫描的外径测量方法，利用转换思想，将外径尺寸测量转换为标准规与工件之间的狭缝测量，利用转镜旋转扫描，在保证反射光线方向不变，不移动相机的情况下扩大了相机的测量区域，应用机器视觉技术，采用分辨率较高的线阵相机对狭缝进行拍照，通过图像测量技术对拍摄的照片进行必要的处理，最后实现对狭缝的精确测量以及狭缝尺寸到工件外径尺寸的转化。本文首先对转镜扫描原理和狭缝尺寸与被测物外径尺寸之间的转化原理进行的阐述，研究了系统的总体构成和主要硬件的选择；其次，运用了改进的内外参数分离的两步标定法，该方法适合线阵相机显微成像系统的标定，标定方便、精度高；然后，对图像的尺寸测量技术进行了研究，提出了基于权值的中值和均值混合滤波方法和基于大量伪边缘的图像边缘检测方法，对提出的算法进行了验证；最后，通过实验表明，本文提出的方法可以对大尺寸轴对称工件进行高精度测量，并对实验结果进行了误差分析。