随着自动化技术的进步和挖掘机作业环境变得越来越复杂,挖掘机作业自动化已成为挖掘机研究领域的热点问题。然而,挖掘机自动化研究中通常使用传统的接触式传感器来测量挖掘机工作装置的姿态,而工作装置的振动、时常与工作对象的碰撞极易造成接触式传感器的损坏。针对如上问题,本文提出一种基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量方法,非接触地实时测量挖掘机工作装置的姿态。本文首先设计了基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统的总体方案,该方案使用工业相机、红外光源和红外滤光片获取挖掘机工作装置的红外侧视图像,将工作装置上包含X型角点的人工靶标充当视觉测量的目标。并对挖掘机工作装置进行了运动学分析,研究了视觉测量方法中挖掘机工作装置姿态的解算原理。其次,本文研究了该视觉测量系统中基于椭圆中心提取的摄相机标定方法；同时对基于灰度曲面的X型角点亚像素级检测方法和基于Hessian矩阵的X型角点亚像素级检测方法进行了研究。随后,对本文视觉测量系统中的目标图像特性进行了分析,提出了一种基于几何约束的目标匹配方法；并研究了运动目标的跟踪方法,提出了基于邻域搜索的运动目标跟踪方法。最后,基于Hessian矩阵检测算子编写了本视觉测量系统的测量软件,并进行了视觉测量系统的静态和动态实验。实验结果表明,本文提出的视觉测量系统的测量精度和实时性基本满足挖掘机工作装置姿态测量的要求。其中,在静态测量情况下与传感器测量结果相比较,基于视觉测量的挖掘机工作装置的动臂、斗杆、铲斗连杆姿态角测量偏差均在±0.2。以内。而在动态测量情况下与传感器测量结果相比较,动臂姿态角测量偏差均保持在±1。范围以内；斗杆姿态角测量偏差大部分时间在±2。以内,偶然偏差达到±3。；铲斗连杆姿态角测量偏差大部分时间处在±10以内,偶然最大偏差达到±3。。同时,动态测量数据表明,视觉测量系统每帧图像的处理耗时均小于80ms,满足实时性要求。