本文针对回转体的外轮廓检测设计了单目视觉检测系统。为实现大尺寸几何特征的检测，引入了运动控制机构，以带动图像采集系统完成对其多次成像。针对本文系统的特殊结构，建立了系统的数学模型，分析了模型误差。为实现大尺寸的精密测量，本文提出的方法为：先标定摄像机的非线性参数，再通过畸变图像还原出理想图像，最后由理想图像得到待测几何特征尺寸。按照系统的开发流程，本文依次介绍了系统的结构设计、数学模型的建立和参数标定三个部分，各部分研究工作如下：1)根据对回转体的结构特征、检测精度等要素的分析，将视觉检测系统分为图像采集系统和运动控制系统两部分。在图像采集系统的设计中，选择了背向光照明方式、物方远心镜头和高分辨率摄像机来搭建图像采集系统；运动控制系统辅助完成大尺寸几何特征的图像采集。实验表明，该系统能在运动控制系统的精确带动下完成对回转体外轮廓各个位置的清晰成像。2)在介绍摄像机的线性模型和非线性模型的基础上，提出了本文系统的摄像机模型，并分析了弱透视模型带来的成像误差，计算表明，本系统的成像误差小于0.0055mm，能够达到检测精度要求。3)为实现大尺寸几何特征的精确测量，将系统的标定过程分为了三个过程。首先通过相同靶标点在两幅图像间的位置关系求解非线性参数；然后由非线性参数和原始图像还原出理想图像；最后再由靶标的空间坐标和其在理想图像中的坐标关系求解摄像机的线性参数。模拟实验表明，在靶标点数为25，噪声水平为0.2像素时，畸变中心的平均误差为(0.2243,0.1636)像素，畸变系数误差为0.28%；真实图像实验证实了非线性参数标定方法的有效性和线性参数标定方法的稳定性。在完成系统参数的标定后，介绍了大尺寸几何特征的测量原理。