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现代航天器大多带有太阳能帆板等大型柔性结构,具有模态阻尼小,受激易产生大幅持续振动的特点。为使航天器所带有效载荷正常工作,必须有效抑制柔性体的振动,而振动测量是振动抑制的先决条件。接触式振动测量方法需将传感器安装在被测物体上,不仅连线复杂,而且还会因附加传感器质量改变被测物体的动态性能,从而影响振动测量结果。为此,需要研究一种新的非接触式的测量方法来实现大型柔性结构的振动测量。本文针对模拟太阳能帆板的柔性臂实验系统,开展基于机器视觉的振动测量方法研究,主要内容及创新点如下：应用有限元方法对某柔性臂实验系统进行动力学分析,研究表明柔性臂的模态具有分布性。为了尽可能减少测量误差并获得较多的模态信息,提出了基于机器视觉的多点模态测量方法,并设计了基于光源标记的多点振动图像信息采集系统,通过固定在柔性臂刚体支架上的相机检测光源,获取柔性臂的振动信息。该测量方法具有非接触、测量范围宽、几乎不改变被测物体振动特性等诸多优点。为实现快速、准确的振动图像特征提取,研究了基于Otsu阈值分割的静态特征提取方法和基于Mean Shift运动跟踪的动态特征提取方法。采用Otsu阈值分割法,计算光斑的质心位置获取振动时光源标记处的位置信息。该算法在图像背景全部为黑色或者检测物体与背景灰度值差别较大时,具有处理速度快,准确性、实时性较高的特点。采用Mean Shift的运动跟踪方法实现光源标记的运动跟踪。该算法在图像背景静止或比较单一时,适应性强,拥有较好的鲁棒性、实时性及准确性。此外,针对Mean Shift跟踪运动物体的跟踪窗需要人为初始化的问题,研究了一种基于小波变换的Canny轮廓检测方法,通过计算轮廓的最小外接矩形来初始化跟踪窗,实现自动搜索跟踪物体的功能,提高了算法的实用性。基于VS2010C++/MFC和OpenCV2.2,设计开发了客户端的振动测量计算机应用软件。在柔性臂实验系统上进行了大量的振动测试实验。频谱分析结果表明,基于图像测得的系统1阶模态频率和2阶模态频率与有限元分析结果吻合度高,验证了所提基于机器视觉的柔性臂振动测量方法的有效性。最后,为进一步减小振动测量设备的体积,探讨了基于DSP的振动图像检测系统开发的方法,给出了基于TMS320DM643型DSP软件开发流程,为该系统的实现奠定了基础。