变形测量是大型工程建设与运维的基础性、常规性任务，是实验力学、结构健康监测学科最重要的内容之一，现有测量方法难以精准高效经济地实现大型工程结构大尺度高精度测量需求，迫切需要建立新的测量方法和技术。近年来，以摄像机/照相机为传感器的摄像测量理论手段具有非接触性、精度高、成本低等优势，被逐步应用于各种工程结构测量中。本文结合本团队的相机网络测量方法与系统，综述了单相机、多相机摄像测量系统，介绍了多相机系统的图像采集、相机标定、特征提取与跟踪、变形计算等关键算法，论述了摄像测量技术在长期监测和快速检测领域的相关应用，以及系统稳定性的主要影响因素，最后对大型工程结构静动态变形摄像测量方法与技术的成果和问题进行了总结，并展望了其未来发展趋势。

位移监测是结构健康监测最基础、最常规的任务之一。针对桥梁、隧道等长大线状结构形变监测，基于相机组网的位移传递测量是有效手段，但随着相机测站数量的增加，提点误差、模型简化等因素会导致相机网络的误差传递与累积，从而使得测量方程的病态程度增加，如何有效地抑制相机网络误差累积效应是该方法的关键问题之一。为此，本文对相机组网测量误差传递机理进行了系统分析，并提出一种基于误差系数的位移传递测量误差抑制方法，通过误差系数可以对网络测量误差直接进行表征。根据所构建的理论模型，优先在控制点处布置相机测站，尽可能在相机测站处增加标志点，并尽可能在相机测站间多布设标志点，以优化相机网络构型、提高测量精度，并在大跨度斜拉桥上对误差抑制方法进行了现场验证。结果表明，通过优化网络构型，相机网络的传递误差最高可被抑制79.19%。该研究可为相机组网测量在实际工程特别是长大线状结构形变测量中的应用提供有效的累积误差抑制和网络构型优化手段。

基于视觉的监测系统在野外进行长期工作时,安装了监测系统的平台自身会发生6-自由度(6-DOF)的微小晃动,从而给测量结果带来较大的误差。提出了一种线性求解相机微小位姿变化的方法:通过构造垂直双相机模型,引入垂直固连约束关系,可线性解算出相机6-DOF的微小变化。仿真验证表明:当相机发生三个欧拉角不超过30',三个平移向量不超过10 mm的微小位姿变化时,与典型的基于单目透视n点(PnP)的位姿估计算法相比,所提算法在解算精度、鲁棒性以及运行效率上都具有较大优势;室外实验表明:所提方法与单目PnP算法对比能更优地补偿观测平台自身微小运动引起的测量误差,在6个控制点下测量44 m处目标点的沉降量,利用所提方法修正平台位姿变化后绝对测量误差的平均值降至0.2 mm,验证了所提方法的有效性和实用性。