大型桥梁已经成为现代交通必不可少的基础设施之一，我国更是成为世界上拥有桥梁数目最多的国家。随着桥梁建设技术的日趋成熟以及桥梁坍塌事故的频发，人们关注的重点开始转为桥梁健康监测领域。桥梁健康监测多采用传感技术、光电技术、信息技术以及专家分析结合的方式实现桥梁裂缝、位移、形变、挠度等多方面信息的监测。本文主要将数字图像处理技术应用到桥梁健康监测领域，结合摄像采集、光电技术等知识，实现索塔裂缝、位移、形变参数的准确检测与长期监测。论文的理论基础主要有数字图像处理的常见算法，广义结构元与扩展形态学滤波，以及激光精密测量的相关原理。论文主要内容为以下三个部分：基于图像分析的桥梁索塔裂缝监测、基于光电技术与图像处理的索塔位移测量系统、三基点双基点差分位移测量方法探讨。(1)基于图像分析的桥梁索塔裂缝监测：提出了通过视频设备、远程计算机实现索塔表面裂缝长期监测的方案。重点阐述了基于广义结构元与扩展形态学滤波算法的裂缝自动识别。包括了图像预处理、裂缝识别、视频序列图像拼接、裂缝几何参数计算等内容。(2)基于光电技术与图像处理的位移测量系统用于索塔水平二维位移的实时监测。主要利用激光准直传播的原理，结合CCD视频采集设备，运用数字图像处理的知识，计算出索塔的位移与形变量，绘制出位移变化图。根据其应用场合和精度需求，提出基于平面网格的系统快速标定方法，该方法通过建立起已知实际大小的网格与其对应的像素点关系，得到二者之间的比例值即为标定结果，在该过程中，重要的是网格的识别过程，文中采用了改进HMT算法准确识别出网格图像。由于本文是通过判断激光光斑的移动距离来间接确定索塔待测点的位移、形变情况，因此重点任务便是光斑移动距离的计算，文中采用了基于亮度分割的光斑拟合定位。(3)考虑工程应用中常用的全站仪、测距仪测量方式引起的测量误差，探讨了三基点双基点差分位移测量方法。该方法的出发点是利用差分技术消除误差公共项。