近年来，大尺寸曲面在汽车工业、船舶、航天器外形等方面得到广泛的应用。研究大尺寸曲面的测量方法对保证国家重大装备的顺利研制和生产具有重要意义。本文分析国内外三维测量方法及系统的发展现状和趋势，提出一种用于大尺寸曲面的单目视觉辅助靶标测量方法。本课题的主要内容如下：1研究大尺寸曲面单目视觉的测量理论。首先建立测量系统的数学模型，进行标志点坐标解算。然后在摄像机的有效测量区域内转站测量，通过求解带有约束条件的优化目标函数得到最优转站矩阵从而进行数据空间拼接。最后推导出被测点的坐标解算公式，实现对大尺寸曲面的完整测量。2给出单目视觉辅助靶标测量中图像处理技术的过程及实际处理结果。首先对图像进行高斯平滑滤波和数学形态学图像增强，用迭代阈值法和基于几何形状的特征提取来进行圆形标志点图像的获取，然后根据Canny边缘提取和最小二乘椭圆拟合算法求取标志点光斑中心的精确坐标，最后提出基于椭圆误差评定的改进算法，并通过实验验证改进后算法的稳定性和准确性。3对影响单目视觉大尺寸曲面测量的误差进行分析。首先分析硬件对精度的影响，接着求解标志点中心的偏移量得到标志点在像平面上的精确坐标，然后以不共面点与靶标平面的偏离程度为目标对标志点不共面所引起的误差进行修正；研究景深的形成，分别推导景深与有弥散圆影响的标志点中心像素坐标值的关系、景深与标志点中心理想像素坐标值的标定关系，采用样条差样方法对有景深影响的像素坐标进行误差修正；最后对测头半径补偿误差进行了分析阐述。4进行测量系统的总体结构设计。首先分析了系统的开发环境，接着设计系统标定界面、图像处理界面、被测点坐标解算界面、误差分析界面，以及整个系统的用户操作界面。5通过搭建实验平台进行测量实验，并把测量数据和利用高精度测量仪器对同一个大尺寸曲面的测量数据相比较，验证本文提出的方法是可行的、测量系统的设计满足理论要求和测量精度要求。的设计满足理论要求和测量精度要求。