近年来成像芯片制作工艺取得了突破性进展,摄像机硬件材料的提升,数字图像处理算法不断改进,智能化潮流兴起,使得摄像机测量得到了迅速发展。摄像机测量在变形监测领域中主要对地下工程、桥梁、大坝等的变形监测和公路、铁路路基沉降监测。传统测量方式已不能满足目前的高精度实时变形监测的要求。摄像机测量具有非接触、实时、信息量丰富、自动化程度高,精度高等特点。因此,本课题以“狭长结构高精度实时测量技术研究”预研项目为依托,以摄像机为核心搭建变形监测系统——单目位移监测系统。该系统利用摄像机成像原理,结合数字工业摄影测量图像处理技术,实现了对狭长结构变形的无人值守、长期实时和高精度的变形监测。本文以提高监测精度为核心,研究了在单目位移监测系统的研发过程中遇到的问题。具体内容包括:(1)针对狭长结构高精度变形监测难题,设计了一套单目位移监测系统。首先,从实际需求出发,介绍了硬件系统总体设计思路;总结了一套硬件选型流程;最后研发了与硬件配套软件系统,集成了软硬件并测试了单目位移监测系统的监测精度。(2)建立了灰度信号模型,分析了误差的来源。重点研究了光源和温度对单目位移监测系统的影响规律。通过实验得出结论:不同光源对监测系统影响不同,使用LED红外光源能有效地避免光源不稳定和光照不均匀对系统造成的误差,并且提高了测量精度;深入地研究了温度引起图像漂移问题,实验表明:温度对图像的影响主要影响图像的平移量,而旋转量较小,可以忽略不计。(3)基于影响因素对单目位移监测系统影响的规律,研究了误差补偿方法。实验证明了预热摄像机能减小系统误差;同时提出了形式简单,效果良好的参考点误差补偿方法,并比较了单个参考点和多个参考点的补偿精度。实现了单目位移监测系统的高精度实时监测,解决了狭长结构高精度实时变形监测难题。