在当今的工业生产和科学研究领域中,常常需要使用高精度、小尺寸的零部件以满足机械结构的设计需求。同时,随着现代制造工业的迅速发展,智能化、自动化的生产系统也被越来越多地被投入使用。建立在视觉检测系统上的精密测量仪器可以实现非接触式的测量,并使得自动化检测成为可能,极大地提升了测量系统的稳定性和效率,拥有广阔的应用前景。本文中讨论的高精度测径系统正是属于视觉测量领域范畴。本文研究了基于双远心投影光路的高精度直径测量系统。在分析投影光学系统原理的基础上,针对直径测量中成像内容较简单、先验知识较完善的特点,采用超分辨图像复原的方法,实现了高精度的直径测量。研究内容主要包含：1.在分析基于高斯函数的光学边界成像模型的基础上,针对高斯函数不可积的问题提出了基于双曲正切函数的边界模型,并进行了相应的数学分析和数值验证；2.选用Nelder-Mead单纯形数值搜索法实现对双曲正切边界成像模型的快速最小二乘拟合求参；3.设计并完成了相应的双远心直径测量系统,取得了良好的测量效果。系统中,使用普通工业用500万像素CMOS,设计并完成了测径系统,利用本文提出的边界模型和算法,实现了在44mmm测量范围内,分辨率1.3um(0.05像素),测量精度约4um(0.2像素)的具有良好稳定性的高精度直径测量,并在约±9mm离焦范围内保持测量精度。本文提出的测量系统更适合应用于可能存在物面离焦和振动的在线检测场合。