空间目标的位置与姿态测量是工业机器人、精密机械装配、重大装备在线监测等领域的重要应用技术,其中目标动态位姿视觉测量已成为当前的研究热点之一。双线阵正交分光成像系统作为一种典型的单目视觉测量技术,具有测量视场大、速度快、精度高等优点,能够满足动态位姿测量需求。本文从成像系统像差校正、图像处理算法、系统设计等方面开展研究,提出了基于二维插值的畸变校正方法和基于共线点射影变换模型的多特征点匹配方法,搭建了正交分光成像系统,并开展了实验验证。论文的主要内容如下:1、设计了基于双线阵正交分光成像系统的动态位姿测量方案,分析比较了不同动态位姿测量方法,针对系统成像原理和测量特点,指出了改善标定精度和减小动态测量误差的关键技术。2、设计了一种基于二维插值的正交分光成像镜头畸变校正方法,建立了成像镜头畸变模型,分析了镜头的成像误差来源,采用均匀分布网格确定畸变校正插值表,比较了线性插值函数、最邻近插值函数和自然邻近插值函数在不同网格密度下的畸变校正效果,实现了插值参数优化设计。仿真结果表明,使用所提方法后,网格点畸变平均值由3.92μm减小至0.2μm,实现了有效的畸变校正。3、提出了基于共线点射影变换的多特征点匹配方法,依据交比不变定理和透视变换原理建立了共线点射影变换模型,在此基础上,设计了一种基于共线点约束的合作靶标。依据射影变换前后直线上点的顺序不变性,遍历取得重投影误差最小匹配组合,实现了多特征点匹配。仿真结果表明,在点数小于60时,最大匹配时间为3.11ms,结合OPn P位姿解算算法求得旋转矩阵误差不超过1.2°,平移向量误差不超过1.4%。4、搭建了双线阵正交分光成像系统,开展了标定实验和动态位姿测量实验。结果表明,成像镜头的重投影误差小于0.4像素;对±9°范围内进行连续转角量测量,误差不超过±1.5°;在30mm范围内进行位移量测量,误差不超过±0.8mm,能够满足动态目标位姿测量需求。