针对海面形貌三维测量的实际需求,本文利用多线结构光单目视觉测量方法,实现了海面波形的三维在线测量。在分析国内外现状的基础上,提出一种基于多线结构光的快速标定方法,方法中延续了前期成果中的内参外参分离标定思路,特别是在外参标定方法上进行了创新,该方法的实现使得在外场非合作条件下,通过摆放一次靶标就可以实现多线结构光视觉测量系统的标定;也使得目前造波池无法实现中心区域高精度测量的问题得到解决。方法具体描述为相机内参采用张氏标定法提前标好,外参标定采用设计的三维阵列立柱靶标配合实现。在已知三维阵列立柱靶标各立柱端面中心点对应物像坐标后,可得到二者间的旋转和平移矩阵;在线结构光投射到对应不同高度立柱端面上后,根据以上物像关系可得到端面光条坐标,利用该坐标可拟合出激光平面方程,进而可建立起各激光面与相机之间的变换关系,完成系统标定。室内试验实验结果表明:该方法相对误差为0.57%,室外实验结果表明:该方法的相对误差为0.75%。本文主要研究内容包括:1.对本课题的背景与测量环境进行介绍,并对国内外的研究现状进行了简单的介绍,根据本课题的测量环境与测量要求,选择其中基于线结构光的视觉测量方法,并阐述了其中的主要的问题与难点。2.简要介绍了基于单目视觉测量原理,根据测量环境与测量范围,选用不考虑畸变的相机线性模型。在该模型基础上,在右手笛卡尔坐标系下,介绍了视觉测量中所有坐标系之间的关系。最终求得在线结构光测量中,由成像平面的像素坐标到世界坐标的转换关系。3.介绍几种成熟的相机标定方法,根据测量环境与要求,采用张氏标定法实现相机内参标定。介绍基于单线结构光的快速标定方法,并参考该方法,提出基于多线结构光的快速标定方法。4.在保证满足测量要求的条件下,完成海浪数字化测量系统布局设计,包括测量设备布局设计、激光器高度设计、相机高度设计。5.完成了基于本文提出的多线结构光快速标定方法程序的编写。在室内搭建实验环境,完成室内试验,对该标定方法完成可行性验证与精度验证,然后完成室外实验,实验结果表明,测量精度满足要求。6.对本文提出的多线结构光快速标定方法的优缺点进行总结,并给出了以后的研究方向。