在工业生产中大型工件的三维测量问题上，由于传统测量设备测量范围的限制，常常需要一种三维数字化处理方法来快速得到其局部几何数据，再通过曲面拟合及拼接完成实际测量。本文研究开发的标记目标的视觉测量系统可用于实现三维数据测量。文中首先对三维视觉测量技术及现有测量系统进行分析研究，完成了标记目标的视觉测量系统分析与设计。系统功能主要有：参数预置、图像预处理、目标中心定位、特征点匹配、相机定标、三维重建和异常点剔除。其中重点对目标中心定位、特征点匹配、相机定标及三维重建等关键模块涉及的算法进行深入研究，通过分析比较目前流行设计方法的优缺点，从而确定了本系统关键算法的选择。在系统实现中选择Microsoft Visual C++6.0作为开发平台，提高了用户交互操作的易便性。但是由于目标中心定位、特征点匹配、相机定标和三维重建等关键模块涉及大量图像处理和数学矩阵运算，所以这几个模块由Matlab开发完成，降低了系统开发难度并缩短了开发周期。在关键模块接口的实现上，文中首先分析比较了VC++与Matlab常用混合编程方法，然后重点通过研究基于COM组件的混合编程说明了本系统关键模块接口的实现过程，进而完成了标记目标的视觉测量系统开发。最后通过汽车模具检测和雕塑检测两个应用实验及其结果分析给出了本文研究结论，证实本系统能够减少测量过程中对硬件设备、测量环境和专业技术的依赖，而且能够得到稳定性高、精度良好的三维测量结果，可应用于监测点形变计算、产品质量检测及逆向工程等多个领域。