随着工业自动化的发展和新型光电器件的成本不断降低、精度不断提高,以及对工业产品品质控制的要求越来越严格,在现有的二维检测的基础上,对工业产品尺寸的三维检测需求越来越大。基于结构光的三维测量方法在工业上是一种重要的检测手段,其具有的系统结构简明、非接触、高精度的特性使得它在产品检测,三维建模,逆向工程等多个方向上都有广泛的应用。在测量系统中对结构光面的标定是系统的关键部分,标定精度直接影响到目标物体三维数据的测量精度。本文对基于多线结构光的三维测量系统展开研究,对其中的单光面标定提出一种新的方法,基于单光面标定结果,扩展推导出多光面标定的算法。此外,本文还对非线性最优化理论在相机标定中的应用进行了研究,最后完成了目标三维点云获取实验,并且对实验结果做出精度分析。主要工作描述如下:1.对现有结构光测量系统的架构和基本原理进行分析,包括相机成像原理,系统三维测量原理,相机标定算法和非线性优化算法的代码实现。2.对基于二维靶标的相机标定算法进行研究,选取张氏标定法并用代码实现。基于张氏标定法,论文首先提出一种单线结构光的标定方法,该方法仅使用可自由移动的平面棋盘格靶标对结构光平面进行标定,并将光面标定过程与相机的内部参数标定过程结合,在标定相机的过程中只需要保证光面与标定板平面有交线,即可完成较高精度的单结构光光面的标定,不需要其它器材或特定条件。3.论文进一步提出利用投影仪投射出多个光面到被测物体表面,形成明暗相间的条纹,一次性得出条纹上点的三维坐标,更快得到三维点云数据。论文提出了一种对多光面快速标定的方法,在利用单线标定的方法对特定的两个单光面进行标定后,在光面的交线处建立坐标系,利用旋转矩阵,导出任一光面在相机坐标系中的位姿,完成多线结构光的标定。最后对各个光条进行编码,定位出条纹所属光面,结合特定光面的位姿,得出物体的三维点云数据。4.搭建了基于结构光的三维测量系统,完成了目标物体三维点云获取实验,实现了获取目标物体的点云数据。数据分析表明,单线结构光平面的标定精度可实现x,y方向的测量误差在0.04%以下,z方向的误差在0.5%以下。多线的引入减少了测量时间,简化了系统结构。实验验证了单光面标定算法的精度以及多光面标定算法的合理性与可行性,该方法目前已经由相关公司采纳并进行产品开发。