在工程实际中,机械设备中的微幅振动可能会引起其他部件产生共振,使其被放大成为主要的振动和噪声源。为了避免出现上述问题,必须有效抑制机械结构的微幅振动,而微幅振动测量是抑制微幅振动的前提和基础。接触式测量方法由于传感器附加质量的引入会在一定程度上改变被测对象的原有振动特性,在测量微幅振动时,会进一步地扩大这种影响,严重降低测量的准确性,甚至无法获得测量结果,同时存在传感器难以安装、空间分辨率低、检测系统复杂等问题。而目前常用的非接触光学测量方法较好地弥补了接触式测量所存在的缺陷,其中基于机器视觉的振动测量方法逐渐成为非接触测量领域最灵活、实用的技术,但是现有视觉振动测量方法受图像分辨率的限制,难以准确测量微幅振动,已无法满足物体微幅振动测量的需要。针对该问题,本文提出了使用视频微幅运动放大技术放大振动信号再通过光流跟踪方法进行测量的思路,研究了基于视觉放大光流跟踪的微幅机械振动测量方法,主要研究内容如下。首先对现有视频运动放大算法进行了研究,阐述了算法的基本原理,分析了各种方法存在的不足,并对两种欧拉放大方法进行了对比;研究了S变换时频滤波,提出一种基于S变换的变频微幅振动放大方法,以解决相位欧拉放大方法滤波参数难以识别、无法准确提取变频微幅振动信号的问题,并通过仿真实验验证了该方法的可行性。其次研究了基于光流跟踪的振动测量方法的基础,基于单目工业相机成像原理和相位运动放大原理,建立了微幅机械振动测量模型,并得到了图像像素与空间尺寸之间的比例关系;将光流点匹配跟踪算法和基于S变换的变频微幅振动放大方法结合,提出了一种基于视觉放大光流跟踪的微幅机械振动测量方法,以解决现有视觉振动测量方法难以准确测量微幅机械振动的问题。最后研究了微幅机械振动测量实验。以薄壁梁为对象,提出了基于视觉放大光流跟踪的微幅机械振动视觉测量实验方案;搭建了薄壁梁微幅振动视觉测量系统;通过定频实验,对实际放大效果进行了分析,获得了薄壁梁的振动位移测量结果,将其与单点激光位移传感器进行了对比分析与验证,并分析了放大系数对测量结果的影响;最后通过仿真方法获得了特征点变频振动位移测量结果,与理论振动信号进行了对比验证,并对误差进行了分析。实验测量结果表明,本文提出的基于视觉放大光流跟踪的微幅机械振动测量方法能较为准确地测量微幅机械振动,为微幅机械振动测量提供了一种有效、可靠的新方法。