建筑结构在荷载作用下的变形和位移是反映结构受力特性的重要指标之一,如何快速准确地实现结构位移监测是当前要解决的核心问题。然而,加速度传感器和全站仪等传统位移监测方法存在安装困难,耗费时间,增加造价等不足,难以实现建筑结构定位与找形实时、全场、方便的需求。目前数字图像技术在结构位移监测中的应用大多是基于人工布设标志点的方法,人工标志点的布设受到实际结构形式的限制,同时安装存在一定的困难。因此,本文提出基于结构自身表面特征图像的位移监测方法。本文主要研究工作包括三个方面。基于改进均值漂移算法的结构构件图像分离方法。分析结构表面特征所在构件区域的颜色分布规律,基于帧间差分法初步识别结构构件在不同帧图像中位置,以构件区域中心为搜索起点,建立了基于均值漂移算法的结构构件区域描述方法,通过巴氏距离相似性判断函数,在不同帧图像中识别结构构件的位置,实现对结构表面特征所在构件图像的分离,完成复杂背景下结构表面特征的粗定位。通过桁架结构位移实测试验,验证所提方法在结构构件图像分离中的有效性。基于方向角编码的结构表面特征检测与跟踪方法。利用结构自身的表面特征,如螺栓和孔洞等,给出了表面特征区域内像素点的梯度信息的方向角编码方法,实现结构表面特征模型的描述,检测与跟踪不同帧图像中的结构表面特征。通过相机标定获取坐标转换及畸变修正的相关参数,计算结构表面特征位移,进而实现结构位移监测。通过桁架结构位移实测试验,验证所提方法在结构表面特征检测与跟踪中的有效性。基于结构表面特征图像的位移监测试验。开展框架结构振动位移监测试验和包括系杆拱人行桥施工阶段位移监测试验。框架结构试验中对结构横向动态位移进行监测,并对比本文图像方法和激光传感器的监测结果。系杆拱人行桥试验中对桥面板竖向位移进行监测,并对比本文图像方法和全站仪的监测结果。完成对本文所提方法在结构位移监测中的实际工程应用有效性的验证。