该文研制了一种基于镜面反射的便携式单相机空间点三维坐标及位移测量系统,该系统成本低廉,结构简单,便于携带,广泛适用于桥梁、飞机、火箭等大型结构测试。本文主要研究内容如下:1.提出了基于镜面反射的单相机标定的两种方法:直接计算方法和虚拟相机方法。推导了基于这两种方法的相机的标定公式,比较了这两种方法的优劣性;2.利用仿真模拟的方法分析了上述两种测量方法的精度,得到了使误差最小的相机和反射镜面夹角范围;3.采用普通工业相机和前镀膜反射镜组成了静态和低速三维测量系统。设计了一个空间点三维位移测量实验,对该装置的测试能力和精度进行验证。与平移台参考数据相比,用该系统对运动点的三维空间位移测量的结果误差在5%以内,其精度满足一般的工程测试要求;4.采用一台高速摄像机和前镀膜反射镜组成动态高速三维测量系统。设计了一个悬臂结构的振动实验验证该系统的高速测量的能力。采用该系统得到了梁上某一标识点的三个方向上的时间历程曲线。与双目系统相比,该系统成本低廉并有效地避免了双目相机高速测试中同步的问题。