高超声速风洞试验中，模型的姿态信息是试验数据是否可靠的重要判断依据，其测量精度对试验结果有着重要影响。双目视觉测量系统能测量高超声速风洞自由飞试验模型的姿态参数，通常将其放在风洞试验段外，通过试验段壁上窗口玻璃观测试验段内部的模型。然而，窗口玻璃产生的成像畸变将降低系统的测量精度。为此，本文提出了窗口玻璃成像畸变校正下的自由飞模型姿态测量技术。通过对窗口玻璃折射造成像面畸变进行建模，提出基于标记点线性拟合的校正方法，快速减小成像畸变。在此基础上，在Φ1 m高超声速风洞试验现场搭建了视觉测量系统。试验结果表明：当测量范围为1 m×1 m×1 m时，测量精度优于0.5 mm，并完成了自由飞试验模型六自由度姿态的测量工作，满足气动数据分析的要求。

测量高超声速风洞试验中模型颤振数据对飞行器安全设计至关重要，接触式传感器测量存在精度低、使用不便等缺点。本文采用非接触式立体视觉三维测量技术，测量试验过程中模型表面关键点的振动变形，为模型颤振分析提供基础数据。为了克服试验过程中试验段内的气压从真空到常压交替变化引起的强烈振动，通过设计视觉测量系统密封装置与气浮减振器，将视觉三维测量装备放置到Φ1 m高超声速风洞试验段内，并提出基于模型关键点与系统参数同时求解的系统参数自校准算法，消除试验段环境振动引起的测量误差。试验结果表明：在测量范围为1 m×1 m×1 m、相机分辨率为1 000×1 000 pixel时，系统的测量精度优于0.1 mm，满足高超声速风洞试验模型颤振的测量需求。