振动台试验是研究结构抗震性能最重要和最直接的手段,而结构模型位移响应是振动台试验结果中重要的物理量。目前,振动台试验中所采用的位移传感器已基本能满足模型的位移测量需求,但仍存在一些限制和不足。视觉测量方法作为一种非接触测量方法,相较于传统位移传感器有很多优势,可以有效解决或者弥补传统位移传感器所受到的限制。为此,本文编写了单向振动台模型位移视觉测量程序,同时对现存位移测量方法的精度进行了全面分析。主要研究内容包括以下三个部分:（1）为解决现存振动台试验常用位移传感器,如线性可变差动变压器（Linear Variable Differential Transformer,LVDT）、激光位移计等在振动台试验位移响应测量中受到的限制,本文基于Python语言,结合计算机视觉和机器视觉相关算法,编写振动台试验结构多点位移响应测量程序。设计了圆环形和方格形人工标记点作为图像特征固定在结构表面需要进行位移响应测量的位置。采用单目高速工业相机获取振动台试验过程中的标记点图像序列。应用计算机视觉相关算法从复杂背景中分割处标记点图像,涉及二值化（Binarization）、形态学操作（Morphology operation）、边缘检测（Edge detection）、轮廓识别（Contour detection）等。通过设定轮廓特征作为过滤条件,去除冗余背景信息。对提取到的圆环形标记点图像,应用最大类间方差法（Otsu）算法进行标记点的关键区域分割,得到标记点图像中边界稳定的圆环形区域。采用椭圆拟合和灰度质心法定位标记点的中心位置。同时,对提取得到的方格形标记点应用亚像素精度级别的角点识别定位算法得到标记点的中心位置。在得到标记点中心图像坐标后经过坐标转换得到标记点世界坐标,从而得到结构位移响应。通过一系列振动台试验验证了该视觉测量程序的可靠性和精度,结果显示所采用方法很好地解决了复杂背景下的多标记点提取问题。（2）为全面分析现存视觉测量方法的精度和振动台结构模型的三维位移,同时作为所编写测量程序的参考标准。本文应用双目三维数字图像相关方法（Digital Image Correlation,DIC）对标记点进行跟踪和定位,涉及双目立体视觉、相机标定、立体匹配和三维重构过程。得到测点在世界坐标系下的三维坐标,从而得到结构位移响应。应用上述四种视觉测量方法,包括三维数字图像相关方法和本文所编写视觉测量程序（三种标记点定位方法）,对三层钢框架电动振动台试验结构位移响应进行测量。为获得精确的结构位移响应测量结果作为参考标准,采用了带有高精度光栅尺的电动振动台对结构施加地震荷载。分别选取了正弦波和地震波作为振动台输入信号,将通过视觉测量方法得的测量结果与加速度传感器、顶杆式位移计、激光位移计和光栅尺测量得到结果进行对比分析,全面分析了四种视觉测量方法在不同地震波工况下的测量结果精度。结果显示,与参考标准相比,在地震波作用下,所编写视觉测量程序测量结果的均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）误差值为0.002,满足试验精度要求。（3）为验证本文所编写视觉测量程序在大型结构振动台试验中位移测量中的有效性和精度,进行了大型盒式结构模型振动台试验。应用所编写的振动台多点位移测量程序进行图像处理从而得到结构位移响应,将测量结果与激光位移计和拾振器的结果进行对比分析,层间位移的测量结果平均误差在5%以内。验证了所编写测量程序和所采用视觉测量方法在大型高耸结构振动台试验中位移测量的有效性和精度。