视觉检测技术综合运用电子学、光电探测、图像处理和计算机技术,将机器视觉引入工业检测中,实现物体(产品或零件)三维尺寸或位置的快速测量,具有非接触、速度快、精度适中、实时性强、柔性好等优点,在工业生产的众多领域有着广阔的应用前景。近些年来,由于加工方法、过程控制流程和工艺水平的不断改善和提高,视觉检测技术应用的对象结构更加复杂、环境条件更加恶劣、检测需求更加多样化,视觉检测技术的发展面临新的挑战。论文针对复杂几何结构表面视觉检测过程中出现阴影、盲区、数据无效、欠采样、过度曝光、重构失败等现象,围绕台阶、孔洞等曲率突变对象、高光比及强反射表面等进行了系统研究,讨论了改善强反射特性表面图像的获取方法,研究了强反射条件下光条中心提取、高动态范围图像获取及数据融合等关键技术,面向硬盘基板测量的应用需求进行了应用研究与实验验证。主要内容包括:分析了金属加工表面的散射光偏振特性,建立了金属加工表面的偏振反射模型,利用硬盘基板表面偏振反射比与偏振角度的关系,明确了各偏振角度下光条图像灰度值的分布规律,确定最佳偏振角度。提出了分数阶微分光条中心提取方法,对强反射区域的光条图像,利用分数阶微分增强高频特征的同时,保留低频连续条纹的纹理特征,突出噪声的颗粒化特征。实验验证了分数阶微分能更好地突出光条边缘的变化。针对加工表面强黑强白和局部强反射特点,提出基于局部能量梯度算子的两次曝光高动态范围图像获取方法,兼顾强反射高光区域和黑色低暗区域,利用高低两次曝光融合成高动态范围图像,解决了高光比表面在成像过程中曝光过度和曝光不足带来的成像差异问题。针对台阶、孔洞等曲率突变物面测量时出现的数据丢失和空洞现象,提出双树复小波(DWT)图像融合方法,对高频段和低频段分别定义活性测度和匹配测度,计算频段融合因子,利用左右摄像机光条图像的“互补融合”,避免了表面曲率突变引起的数据缺失。以硬盘基板三维尺寸测量需求为背景,开发了一套适用于生产现场应用的硬盘基板尺寸视觉测量系统,对提出的主要方法和关键技术进行了充分的实验验证。测量系统在某硬盘基板生产企业应用,采用三步标定法完成双摄像机线结构光传感器快速标定,满足硬盘基板生产在线检测的需求。