惯性约束核聚变(ICF)是可控核聚变的重要研究领域,是解决当今世界能源危机的重要发展方向。在惯性约束核聚变(ICF)的实验研究中,一个关键技术是如何保证激光束精确驱动内爆靶丸中的氘-氚气体发生聚变反应。因此,制作高质量的实验靶标是实现ICF点火的基础与保障,也是ICF实验中的关键研究环节之一。本课题的主要任务是对靶标装配进行监控和对靶标装配误差与靶球中心误差进行测量,以保证核聚变实验的顺利进行。针对课题中测量目标尺寸小、刚度差、受力易变形等特点,选用了基于机器视觉的测量方法。该方法具有非接触、精度高、全场测量等特点,能够比较好的应用于课题要求的测量环境。这一测量方案的基本思想就是:通过机器视觉测量系统采集目标图像,用图像处理的办法提取出三维空间信息,从而实现目标几何参量的测量。本论文是基于到目前为止课题的理论与实验成果的。全文共分六个部分:其中第一章首先介绍了ICF实验的背景知识和机器视觉测量的基础理论,并提出了整体测量方案。第二章中针对需要完成的两个任务,将被测几何参量进行了分解,建立了被测目标与测量系统的数学模型。第三章在现有工作成果的基础上,设计了相关的图像处理方法,包括边缘提取、图像拟合以及图像的匹配和拼接等算法。第四章设计出基于机器视觉的测量系统,并通过一系列实验对系统的实用性与测量精度进行了验证。第五章对传统的外参数标定方法做了改进,经过实验证明该标定方法具有比较好的标定精度。最后,在第六章中总结了课题进展情况,分析了目前存在的问题并提出改进的办法。本论文的创新点主要在于:1.在分析靶标与靶球结构特点的基础上,建立了具有普遍意义的数学模型。2.改进了传统的外参数标定方法,使其在保证精度要求的前提下,可以适用于小视场的显微测量环境。3.对现有边缘检测方法进行改进,达到缩短处理时间与提高测量精度的目的。