图像测量技术是近年来在测量领域中不断发展起来的一种新兴的高精度测量技术,它以图像处理与图像分析为基础,综合显微光学成像、高精度光电传感技术、激光技术以及计算机控制等多种近现代科学技术,构成光机电一体化的测量系统,可实现各种复杂物体的高精度测量。变锥度的特殊管道在航空航天、兵器装备、能源、化工、水电等诸多领域有着广泛的应用,其锥度、拐点、容积是表征管道性能优劣的重要静态参数,必须精确测量。本文介绍了管道图像测量的研究现状并深入研究了变锥度特殊管道图像测量系统的总体设计方案。针对复杂特殊成像环境下的图像,重点讨论了系统图像处理的实现方法,包括噪声抑制、灰度变换、几何畸变校正、阈值分割、直线拟合与精确定位、测量数据处理及特殊管三维重构等内容。特殊成像环境下的图像由于光照不均匀等原因,图像质量较差,存在着噪声较大、动态范围窄以及几何畸变等问题。作者在对各种图像增强方法进行分析的基础上,提出了一种适合本系统图像的局部指数与对数组合变换的灰度增强方法;在研究几何畸变模型的基础上,给出了一种基于网格点拟合直线误差的几何畸变校正方法,达到了很好的校正效果。经过预处理之后的图像,已基本消除了噪声、畸变等的影响,为从中获取变锥度管的相关参数信息创造了条件。作者研究了多种图像阈值分割以及直线拟合与定位方法,在此基础上,提出了一种基于行/列灰度均值的直线定位方法,具有较高的定位精度。作者最后还对离散测量数据采用NURBS三次曲线进行了拟合和三维重构,然后对管道三维参数进行计算分析,进一步提高了系统的测量精度。