由于视觉测量技术具有精度高、效率高、信息量大及非接触测量的优势，在航空航天、汽车、电子等诸多领域获得了广泛应用。随着工业制造技术水平的提高，对视觉测量精度的要求不断提高，而图像分辨率直接影响着被测场景中关键特征信息提取及最终测量的精度，因此对高分辨率图像的需求日益迫切。但由于光学传感器件制造工艺和成本的限制，进一步提高图像采集硬件设备难以实现，因此需要通过软件方法来实现图像分辨率的提高。图像超分辨率重建具有成本低效果好的优势，可在现有硬件设备基础上实现图像分辨率的提高，具有良好的应用前景。　　超分辨率重建目前主要用于改善图像的视觉效果，获得主观判断上更清晰的图像，尚没有在图像特征提取及测量领域的应用。因此本文针对实际测量需求，首先在图像中构造辅助特征，再利用超分辨率重建技术对特征信息区域进行重建，从而实现图像特征信息提取及视觉测量精度的提高。主要研究内容如下：　　（1）针对视觉测量及超分辨率重建对辅助特征的需求，本文利用多台线激光器投射辅助靶标来构造特征，分析了激光辅助靶标的投射及调节需求，同时考虑设备紧凑性、实用性及可靠性，设计加工了一套激光器阵列调节装置，并基于LabVIEW开发了相应的控制系统。实验结果表明：该装置及系统工作稳定，具有良好的调控效率和鲁棒性，能够有效满足测量及重建过程中对辅助特征的构造需求。　　（2）针对被测物形状复杂、待提取关键特征信息多等需要对图像进行大范围重建的情况，重点考虑方法的效率、灵活性及适应性，提出了一种基于面积覆盖原则的图像超分辨率重建方法。利用辅助靶标完成序列图像配准，通过图像反变换获取仅存在亚像素位移的序列图像，最后根据位移的大小对初始高分辨率图像估计进行修正，实现图像超分辨率重建。仿真实验结果显示，重建后图像平均提取误差由0.704像素减小至0.33像素。标定板角点提取实验在横向和纵向上的提取均方差分别减小了46.6%和47.5%。光条交点提取实验中重建后拟合直线的均方差平均减小了31.7%。　　（3）针对被测物结构简单、仅须对局部关键特征进行重建且精度要求很高的情况，提出了一种基于凸集投影理论的自适应动态阈值超分辨率重建方法，通过辅助靶标求解图像像素与实际物理空间参数对应关系，利用精密微位移平台带动相机拍摄序列亚像素位移偏差图像，根据图像之间的一致性约束和幅值约束完成对初始估计的像素修正，实现图像超分辨率重建。对分辨率采集卡进行局部重建实验，有效地提高了图像细节信息的解析能力；标准铝板测量实验结果表明：重建后测量误差由0.52%减小至0.18%。