为了提高视觉测量系统的自动化水平和测量精度，提出了一种结合模板匹配和梯度峰值的对角标志自动提取方法。使用旋转不变模板匹配方法得到原始图像与标准模板的相关系数矩阵，通过两次阈值筛选获取标志点候选位置。根据两条直线相交于标志中心处以及中心处灰度梯度存在多个峰值的特性，剔除非合作标志点，得到对角标志点初始坐标。通过生成对角标志理想相关模板，利用相关系数拟合极值法进行亚像素定位。实验结果表明，该方法可以正确提取复杂环境下对角标志或棋盘格图像中的角点，而且需要人工调节的参数少、稳健性强、定位精度高且通用性好，可应用于工程实践中环境光源变化较大的测量场合。