在桥梁变形监测领域,桥面挠度和横向水平位移监测是两个最重要的监测指标。而现阶段桥梁变形监测主要是指对挠度的监测,少有将挠度和水平位移结合一起的监测。在工程实践中,桥梁的水平位移也是桥梁安全的关键影响因素。例如,桥梁可能发生侧滑,该过程的桥梁变化中就包含水平位移的分量。本文在分析了现有检测桥梁挠度变形方法的基础上,设计实现了将激光球面反射原理与计算机视觉测量结合起来的一种能够同时测量桥梁挠度和水平位移的系统。本文主要是对激光球面反射模型进行了理论的推导,证明该方法的正确性。在此基础上搭建了适用于桥梁挠度和水平位移测量的硬件系统,开发了可用于图像数据采集、图像处理、位移数据记录的基于虚拟仪器技术的测试系统,并对该系统做了标定测试实验。论文的主要工作：(1)将光斑中心的位置变化与球心的空间位移建立相应的数学关系,即建立光斑中心位置变化与桥梁待测点的位移变化的数学模型。建立了以标准反光球初始位置处的球心为原点的三维坐标系,由建立的数学模型求出待测点相对于初始位置的位移。(2)搭建基于单CCD视觉测量系统,实现桥梁挠度和水平位移的复合测量。(3)设计了基于labVIEW的系统图像数据处理的程序,主要是对接收屏反射光斑的相机成像的中心点的像素值的提取,以及所建立的数学模型的编写,最终得到桥梁挠度和水平位移的变化曲线。同时设计了实现了位移变化数据的存储功能和对历史位移数据查询功能,以便于观测者对桥梁变形做出评估。(4)最后对搭建的测试系统进行了试验,根据试验情况对可能产生误差的因素做了分析,以及提出了该系统进一步研究的方向以及改进方法。