在船舶海洋、航空航天等领域,普遍存在长达数十米或上百米的大尺寸桁架结构,在外来风力、振动及重力等因素影响下,大尺寸桁架要保持其平整性比较困难,但具有十分普遍的需求。在卫星天线框架结构中,为保证卫星运行轨迹的精确可控,一般采用外加反方向应力的方式抑制天线的变形和振动,则外加应力大小和方向须根据天线变形来计算,故实现天线形变的测量具有十分重要的意义。基于计算机视觉的方法可以实现大尺寸卫星天线形变自动测量,但是需要满足大视场、大景深、高精度和高稳定性的需求,同时还需要解决实时性、轻质、抗太阳光直射干扰等关键技术难题。本文在调研和分析国内外现有的测量方法和解决方案的基础上,提出一种基于逆反射技术的主动照明配合窄带滤光的视觉检测方案。测量系统通过在卫星天线上选取特征点固定逆反射靶标,采用单色激光光源主动照明,采用工业摄像机拍摄反射光斑实时图像并对光斑进行定位,从而测量卫星天线的实时形变情况。基于上述测量方案,本文主要从测量原理及数学模型、主动照明和靶标设计、光斑定位算法和系统设计与验证四个部分对测量方案进行深入研究和分析,提高测量系统定位精度。测量原理部分分析系统测量方案和各部分布局,根据系统测量方案构建数学模型,分析各特征点成像规则和特性,结合各特征点成像分析摄像系统所需要的视场、景深、物理分辨率等参数,提出定位算法模型并对其进行精度分析,最后介绍了两种物理分辨率的标定方法,分别适用于地面实验的高精度标定和在轨天线的实时标定。为提高光斑定位精度,得到清晰完整的高信噪比光斑十分重要,本文对主动照明方式和靶标反射方式进行对比分析和研究,分析激光光源照明和LED光源照明、逆反射靶标和漫反射靶标对反射光斑成像质量的影响,其中逆反射靶标成像效果明显优于漫反射靶标,LED光源照明效果也略优于激光光源,考虑系统抗太阳光干扰的要求,最终采用激光光源和逆反射靶标配合窄带滤光以实现反射靶标清晰、背景光消隐的成像效果。光斑定位算法方面,调研和分析了目前常用的光斑定位算法,包括霍夫变换、灰度质心法和最小二乘拟合的方法,通过对比分析三者的原理和定位精度,最终选定最小二乘圆拟合作为测量系统光斑定位算法。同时针对激光逆反射光斑易产生抖动光晕引入定位误差问题,提出了两种光晕抖动抑制算法,时序平滑算法和二次拟合算法,对比分析了两种算法的抑制效果和抑制原理,考虑测量需求对系统实时性的要求,选定二次拟合算法作为光晕抖动抑制算法。根据上述模型和研究,最终确定了系统设计,分为光学系统、硬件系统和软件系统三个部分,通过硬件选型和参数核算,系统设计满足设计需求,最后进行相关的实验验证,最终系统在最远端特征点处,相当于11.08m处,定位精度优于±1mm,图像读取和软件处理时限优于每帧100ms,测试系统各项指标均达到设计要求。