液压支架空间位姿状态的实时有效监测是实现工作面自动化、智能化开采的重要前提。本文针对当前液压支架支撑高度与顶梁姿态角传统接触式测量存在的传感器数量多、解算误差大、可视性差等问题,研究了一种基于深度视觉的液压支架支撑高度与顶梁姿态角测量原理与方法,通过在液压支架顶梁上安装深度相机,利用计算机视觉和图像处理等技术实现了液压支架支撑高度与顶梁方位角、翻滚角和俯仰角四个参数的实时测量。本文所取得的研究成果主要包括以下几个方面:（1）对液压支架在实际工作过程中的工况位姿进行了分类分析,根据液压支架位姿变化特点,将液压支架的空间全位姿状态分为整体位姿与结构位姿两方面进行描述;针对工作面环境特性及液压支架空间结构位姿测量需求,综合考虑测量方法、测量维度、测量精度及速度等问题,提出一种基于深度视觉的液压支架支撑高度与顶梁姿态角参数测量原理与方法。（2）基于刚体空间变换理论,提出一种液压支架空间结构位姿变换描述方法。通过将液压支架支撑高度与顶梁方位角、翻滚角和俯仰角用一个空间四维向量L=[h,α,β,γ]来表示,采用平移矩阵、旋转矩阵和欧拉角相结合的方法,对固结于顶梁的相机坐标系与底座坐标系之间的位姿变换过程进行了分析,实现了液压支架空间结构位姿及其变换过程的数学描述。（3）基于深度视觉测量技术,研究了液压支架空间结构位姿参数的视觉测量算法,该算法主要包括液压支架结构位姿初始化和液压支架运动过程结构位姿参数解算两大部分。其中,液压支架结构位姿初始化主要通过深度相机标定、RGB图与深度图对齐以及液压支架底座平面三共面点坐标的获取来完成液压支架支撑高度与顶梁姿态角度的初值计算。液压支架支架运动过程的结构位姿参数解算则通过视觉里程计（VO）,利用图像ORB特征点提取、特征点匹配及优化、ICP位姿解算等过程来实现。（4）通过在室内搭建模拟支架顶梁运动的四自由度系统,对本文算法的稳定性、可靠性与精度进行了对比分析。然后以实验室ZY12000/28/63型真实液压支架为实验对象,进行了液压支架结构位姿参数测量实验,实验结果表明:本文算法的液压支架支撑高度测量平均误差为0.015 m,顶梁方位角、翻滚角和俯仰角测量平均误差分别为0.25°,0.22°和0.69°,在精度上完全能够满足液压支架空间结构位姿参数的测量需求。（5）通过井下现场试验,对本文液压支架空间结构位姿测量方法的可行性进行了进一步验证,同时基于时序对液压支架的运动过程进行了描述,并针对液压支架实际工作过程中测量扰动产生的原因进行了初步分析。