随着我国大型装备制造业的快速发展,在航空航天、船舶制造、道路交通等领域都需要进行大尺寸零件几何量的测量。而现有的测量方式多采用接触式测量,无法直接用于有效检测具有复杂形面的大尺寸零件。现有的大尺寸测量水平和测量装备与大尺寸复杂形面零件测量需求之间的矛盾日益凸显,成为制约我国大型装备制造业快速发展的瓶颈。本论文针对大尺寸零件整体尺寸较大且有一定横纵比的特点,提出了基于变形镜头与双目立体视觉相结合的结构光立体视觉测量方法。首先,介绍了测量系统的结构组成及基本工作原理,根据被测物体的成像特点以及系统的测量需求给出了光源、相机、镜头、变形附件、投影仪以及标定物的选型。在此基础上,搭建了大尺寸零件测量实验平台。然后,基于普通透视镜头和广角镜头,研究了变形镜头的成像数学模型;根据变形成像模型,提出了一种基于变形成像模型的相机标定方法,包括研究标定方案、研制标定靶标以及确定标定流程。研究结果表明,变形成像模型比针孔成像模型更适用于变形镜头的标定,标定精度得到了很大的提高。其次,为了解决立体匹配的问题,通过向被测大尺寸零件表面投射结构光棋盘格图案,对投射的结构光棋盘格图像进行处理找到左右相机中相对应的匹配点。然后对图像进行处理,将棋盘格的角点提取出来,计算出该点在两张图像中所对应的数值,数值相同的点就是匹配点。最后,针对大视场下相机标定问题,提出了一种利用平面标定板构造三维标定靶标的方法。构建了一个2×1.5m2大型3D标定靶标,通过实验验证了构建的大型3D靶标可以实现精确的相机标定。在完成相机标定、图像处理、立体匹配等工作后,利用所搭建的实验平台,对大尺寸零件进行了实验,验证了本文所提出的理论和方法的准确性。