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影像测量仪是当今最前沿的光学尺寸测量仪器，它有着非接触、可靠性高、高速便捷、适应能力强的优点，充分适应了先进制造业对尺寸检测日益严苛的要求。伴随着影像测量技术、CCD技术、计算机技术、LED照明技术、直流/交流伺服驱动技术的发展，影像测量仪也获得了巨大的发展。这其中，三维影像仪是未来影像测量仪的发展方向。影像测量仪的功能是否强大，测量是否精确，不仅与其各种硬件相关，更离不开影像测量技术的支撑。本文将研究重点集中于影像测量技术，对三维影像仪中的几个影像测量关键技术与测量方法进行了深入的研究。主要研究内容包括四个部分。首先，介绍了影像测量仪的测量优势所在以及基本测量流程，阐述了尺度因子获取、几何要素测量以及三维测量的原理与方法。其次，为了能够快速准确地找到工件的被测位置，提高测量效率，探讨利用图像拼接实现地图导航功能。提出了两种导航地图拼接方法：基于光栅尺的导航图拼接方法和改进的基于数字图像相关和光栅尺的导航图拼接方法。最后给出实验结果，验证了方法的可行性。接着，详细介绍了常见2D几何特征量的识别过程及方法，并给出实验结果，并且阐述了影像测量仪中组合测量实现的过程与方法。为提高圆的检测精度与速度，提出一种基于重要性采样的随机霍夫变换圆检测算法，实验结果证明新方法在检测精度、检测速度、识别可靠性、抗噪能力等方面都有显著性提高。最后，本文介绍了自动对焦的常见方法以及基于数字图像处理的常用对焦评价函数，通过分析提出一种利用Kirsch梯度模板和高斯曲线拟合的先粗后精两阶段的自动对焦方法，通过实验验证了方法的有效性并实现了高度测量功能。