惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion，简称ICF）是人类解决能源危机最有希望的途径之一。目前激光惯性约束聚变是ICF研究的热点，靶制造装配技术是ICF的核心关键技术。ICF靶结构复杂，尺寸微小，材料特殊，加工及装配精度要求非常高，装配过程复杂，而且由于对洁净度要求高、材料易形变，因此不能用传统接触法进行检测。本文深入调研国内外ICF靶装配检测技术，提出一种基于多维机器视觉的非接触、高精度、高效率装配检测方案，并研制一套ICF靶精密装配检测系统。论文的主要工作包括：(1)设计并研制集多维机器视觉和激光位移测量于一体的靶装配检测系统，实时采集靶的多维图像，利用图像处理方法和三角测头对靶零件位置姿态实时检测，实现靶装配过程的多维精密检测。分析靶装配的工作流程，编写软件测量程序，实现靶装配的自动化。(2)系统地研究靶图像处理方法，主要包括：研究图像增强算法，利用直方图均衡化提高图像对比度；研究靶图像的区域分割方法，利用迭代阈值分割法实现图像粗分割；研究边缘检测算法，利用Canny算子提取边缘，实现靶轮廓的精确提取；研究轮廓识别方法，利用Hough变换实现直线和圆轮廓的检测；研究亚像素细分定位方法，实现亚像素级轮廓拟合与精确定位；研究NCC匹配和形状模板匹配算法，实现光照变化、噪声干扰、存在遮挡情况下的靶零件自动识别与匹配定位。(3)利用三角测头测量姿态角，解决图像处理法对于薄壁件姿态检测和被测目标遮挡情况下无法处理的难题。实验结果和精度分析表明，本文所设计的ICF靶装配检测系统总定位精度可达2.7m，当导轨不运动时可达1.7m；图像法角度精度可达0.056°，三角测头法角度精度可达0.191°，实现了ICF靶的高精度装配测量。