近年来，随着国内的微纳加工技术不断发展，形状尺寸微小的微机械已经在精密仪器、机械制造、航空航天等领域取得了广泛的发展与应用。因此，对微零件尺寸和质量的高精度检测提出了越来越高的要求。小孔径工件的内壁图像获取一直以来是个难题，工业内窥镜和人眼观测法是通用的解决方案，但是其测量重复性难以保证，不利于保存图像，而且成本昂贵。若该类型工件内壁表面上有缺陷，不但会影响工件的外形美观，而且有极大可能会影响工件的功能、稳定性和安全性等。本文研究了国内外现有的小孔径工件内外壁图像检测方法，分析了主要的优缺点，提出基于不同类型内反射镜的光学内壁视觉检测方法。针对一种具有小口径通孔的精密微深内腔工件（内径2~5毫米），研究分析了三种小工件内外壁检测的方案。通过可行性分析和基础实验，确定了最终的测量方案，设计了系统的机械结构并搭建完成整个硬件系统，对软件系统进行了初步设计。本文提出的检测系统和方法，利用了光线平面反射的原理获得工件内壁图像，并利用数字图像处理等技术得到完整内壁图像。本系统能有效地获取工件内外壁图像，且操作简单，有利于图像保存，图像的分辨率和重复性高。