三维形貌视觉测量成为了测量领域一个新的重要的研究方向。许多学者开展了大量的相关研究,但视觉传感器位姿调整不方便,特征匹配算法复杂或误匹配率高的问题还是没有得到很好地解决。本文针对存在的这两个问题,在已有的立体视觉传感器架构的基础上,引入了视觉传感器距离快速测量模块,并研究了基于单应性约束的特征匹配技术。视觉传感器距离快速测量模块基于脉冲激光测距原理实现,主要包括脉冲激光发射器,脉冲激光接收器,数字计时电路的设计。考虑脉冲式激光测距的精确性,脉冲激光发射器产生具有30ns脉宽、10ns上升沿的激光脉冲。并相应地设计了高增益带宽,低噪声的脉冲激光接收电路,同时为减小漂移误差的影响,加入了时点鉴别电路,计时电路部分使用了TDC-GP2计时芯片来进行时间测量,计时精度达到65ps。实验结果表明,距离测量模块能有很好的线性,测量精度能够达到4cm以内,能基本满足视觉传感器距离的测量要求。射影平面空间的单应将一个射影平面上的点x映射到另一个射影平面上的点Hx,利用这种约束关系来实现物方平面和视图之间及视图间的特征匹配,并将这种匹配技术应用到形貌视觉测量系统中。通过匹配实验来验证这种匹配技术的适用性。并针对起伏表面的影响提出了增强匹配鲁棒性的方法,并通过具体实验得以验证。