机器视觉作为人工智能技术的重要分支,已被广泛用于工业生产实践中。空间三维重建是机器视觉领域的关键技术,在智能制造、卫星导航、考古研究、虚拟现实、医疗仪器、远程教育、军事科技等方面发挥重要的作用。论文基于单目视觉系统建立了物体表面的光学成像模型,提出了一种基于图像灰度值求解物体表面高度的计算方法,主要内容如下:1.单目视觉系统图像特性分析。首先,分析单目视觉成像系统的特性及其对成像质量的影响,为论文所提空间三维重建方法建立必要基础。其次,构建单目视觉系统的成像模型,进而建立待测物体表面点坐标从世界坐标系到图像坐标系的转换模型。最后,基于张正友标定法,采用自制的棋盘格标定板进行相机标定以实验确定相机内参数及畸变参数,为后续空间三维重建实验提供先验知识和理论基础。2.提出基于单目视觉的空间三维重建方法。首先,对彩色图像进行图像预处理,包括图像滤波去除彩色图像中存在的高斯噪声和椒盐噪声,基于颜色阈值的图像分割方法提取待测物体表面区域,去除背景冗余信息的同时提高三维重建的速度。其次,建立单目视觉系统中物体表面的光学成像模型,分析光学成像模型中对图像灰度值的影响因素,进而建立单色光高度信息映射模型。由于单色光高度信息映射模型仍无法求解物体表面高度信息,论文进一步提出三色光高度信息映射模型,并给出表面高度信息的求解方法。然后,由于高度信息映射模型中存在无法通过计算或直接测量确定的未知参数,进而设计漫反射系数标定实验并在特定的光照环境下求解未知参数。最后,通过简化三色光高度信息映射模型和减少未知数数量以提高三维重建的速度。3.基于论文所提空间三维重建方法搭建实验测试平台。首先进行漫反射系数标定实验,获取高度信息映射模型中的未知参数。其次,对集成电路芯片引脚及焊点、摄像头模组芯片上的胶水两类实验对象分别进行空间三维重建实验,实验表明该方法适用于微小器件的空间三维重建,通过对比其他三维重建方法,检验了该方法的有效性和可用性。最后,以胶水重建为例进行三维重建速度提升实验,实验结果表明了该速度提升方法的有效性。