本课题提出了一种适用于远距离、大视场的单目视觉物点坐标测量新模型。深入发掘了透视投影变换所携带的物像对应几何信息,建立了基于虚拟直线的单目视觉大视场物点坐标测量模型。解决了大视场、远距离单目视觉物点坐标测量的现场快速应用问题,通过引入几何辅助直线条件简化了常规的代数计算方法,回避了传统的通过求解旋转矩阵和平移向量来获取摄像机位置和姿态参数的过程,减少了误差引入环节,提高了测量精度。该测量模型具有使用标志点数量少,并且随意摆放的特点,适用于现场实际工程应用中实时进行坐标测量。实验证明,该测量模型具有很强的可操作性、实用性,且精度较高。论文主要研究内容及创新点包括:1、分析了传统的单目摄像机坐标测量方法的优缺点,考虑到现场实际应用的传感器安装、测试条件以及精度要求,对实验室现有的基于摄像机参数标定的单目测量方法进行精度分析和实验验证,讨论了基于关联基准的单目视觉模型及其适用范围。2、设计一种引入空间几何不变量,基于虚拟直线的单目视觉大视场物点坐标测量新模型。利用目标点与标志点的共线几何关联关系,引入透射投影几何中不变量的特性弥补单目摄像机的空间信息不足的缺点,提出了一种易于操作、便于实现的新测量模型。使用该模型测量时摄像机位置任意摆放,可以实时进行物点坐标测量。这部分是本文的核心内容。主要的工作有:(1)测量模型的数学原理分析;(2)测量模型的推导建立;(3)简化测量模型分析;(4)测量模型的实验验证及远距离、大视场坐标测量实验分析。3、测量模型的误差分析,影响目标点估计精度的不确定性因素,提出估计不确定度的评定方案。