视觉测量技术是机器视觉理论在测量领域的应用，近年来已成为仪器科学中发展十分迅速的重要领域之一。成像标定及图像分析、处理是视觉测量系统的关键环节。摄像机标定为视觉图像的两维信息与实际三维物体世界提供了对应、转换的定量关系。因此，根据国内外研究现状，如何改进及提出新的标定方法，以便更好的满足视觉测量应用，就是本文研究的重点。同时围绕视觉测量系统中的摄像机成像及其标定，进行了深入的研究和探讨。归纳起来，论文主要工作和取得的成果如下： (1) 对摄像机成像的理论前提和实际过程，进行了详细的介绍。在分析不同投影模型和成像关系的前提下，选用最实用的透视投影成像模型。同时，对实际成像过程中各种坐标及转换关系，进行了详细的分析和数学描述。 (2) 在分析、归纳现有的传统标定方法和自标定方法这两种主流标定方法的基础上，本文改进一种用于求解摄像机内部参数的基于自标定的标定方法，并通过试验验证了可行性。 (3) 根据实际视觉测量标定中的简洁性要求，本文提出一类完全基于平面的标定方法，其中不仅有专门针对2D测量空间的单平面标定法，还有能对整个3D实物空间成像进行标定的双平面标定方法。并对这两种标定方法进行了相应的试验验证和误差分析。 (4) 由于镜头设计制造中的误差，导致实际成像过程的非线性畸变，为了更准确的描述成像过程，本文提出一种基于直线变形的直线校正法，对成像过程的非线性畸变进行校正，并且从理论上给予证明和实验上进行验证。 (5) 针对实际科研的需求，设计并完成了一套视觉测量系统，其中由本人编制的图像处理、成像标定的算法软件系统，经过对多种曲面的构件进行的轮廓测量试验，证明该系统具有很高的鲁棒性和较高的测量精度。