目前，物体的三维外形测量技术在工业设计、产品质量控制、逆向工程、文物保护、医疗卫生等领域都有十分广泛的应用。物体三维外形测量技术的测量精度直接关系到所获取的物体三维模型的精度。在实际的测量需求中，有一类表面光学性质特殊的物体被称为镜面物体，这类物体表面光滑，对光线的反射呈现镜面反射的状态。由于其表面的特殊性，在使用接触式测量时，容易划伤物体表面，并且测量效率低下。计算机视觉测量技术作为一种非接触式测量，具有测量速度快、方便灵活的优点，在测量领域应用越来越广泛。但是目前的成熟的视觉测量技术通常只能完成表面呈漫反射状态的物体的测量。虽然广大学者对基于视觉的镜面体测量进行了深入研究，但目前的测量方法均存在着很多的问题，不能准确的对镜面物体完成测量。因此，本文在自然科学基金项目“基于数字相移和双目视觉的非朗伯体表面测量方法(51005229)”以及横向课题“航空透明件加工与自动化研抛技术研究”的支持下，展开了基于计算机视觉的镜面体表面三维外形测量技术的研究。　　本文对现有的基于计算机视觉的镜面体测量技术进行了研究，客观分析了现有方法的优缺点，根据镜面体表面对光线特殊的反射特性，设计了一套基于双目视觉的镜面体三维外形测量系统。该系统由一台计算机、一台LCD显示器，两部相机以及一个电动转台组成。由计算机产生编码条纹，控制LCD显示器向镜面物体表面投射条纹图案，经过镜面物体的反射后，由相机获取图像。最后根据条纹图案经物体反射后产生的形变信息，对测量区域进行了三维重建。由于在转台上粘贴了人工标志点，使用双目测量的方法，计算出标志点在相机坐标系下的坐标，在建立起所有标志点的一一对应关系后，可以获得转台在不同角度时相互之间的旋转平移关系。根据计算出来的旋转平移关系，可以将转台在不同位置测量获得的物体表面三维点云数据统一到一个坐标系下，从而实现了对物体表面的完整测量。　　在测量过程中，由于需要LCD显示器投射条纹图案，由相机获得镜面物体反射的条纹图像，对条纹变形进行分析，从而恢复物体表面的三维外形，因此，需要对显示器的像素进行编码。在分析了现有的结构光编码方法的基础上，采用了一种格雷码和相移法相结合的编码方法，该编码首先将显示器划分为几个小型区域，使用格雷码对划分的每一个小区域进行唯一性编码，然后在每一个小区域内再使用相移法进行编码。对两种编码分别进行解码，在使用相移法计算得到截断相位值之后，将该相位值加上该区域的格雷码值，就可以得到连续的绝对相位值。这种编码方法既发挥了格雷码可以实现表面不连续的物体的测量和相移法对噪声不敏感测量精度高的优点，又减少了需要投射的条纹图案的数量。　　在使用该系统对镜面物体进行三维测量前需要首先进行系统的参数标定。由于使用了两台相机，因此系统的参数标定包括相机的内部参数标定以及相机的外部参数标定，其中外部参数标定还包括相机-相机之间外部参数的标定以及相机-显示器之间的外部参数标定。由于显示器不在相机的视野范围内，因此需要使用一个形状规则的镜面对显示器进行反射，使得相机能够获得显示器的图像，然后根据镜面成像的约束条件完成相机和显示器之间位置关系的计算。通常使用的镜面有普通平面镜和球形镜面，但是两种镜面均存在缺点。在分析现有标定方法的基础上，提出了一种基于环形镜面的相机-显示器外参标定方法。该方法只需拍摄一次镜面反射的图像，即可完成外参标定，最后通过仿真和实际实验验证了该方法方便快捷，具有较高的标定精度。　　现有的对镜面体进行准确测量的方法一般都是单点测量，这种测量方式容易引起较大误差。本文分析了表面光滑且连续的镜面体表面的几何特性，指出了其表面存在的光滑性约束和理想成像约束，从这些约束性质可以看出镜面体表面一点的法向与周围各点之间存在的约束关系，并不是孤立的。因此，从整体测量的思想出发，使用一个光滑曲面代替镜面物体，通过不断调整光滑曲面的形状，模拟实际物体的成像过程。当模拟成像与实际成像之间的误差最小时，我们就认为此时的光滑曲面与待测镜面物体的三维外形相同。由于实际的LCD显示器发出的光线的方向无法直接获得，因此实际的计算过程中采用光线逆跟踪的方法，并且使用双三次B样条曲面作为光滑曲面，以方便调整曲面的形状。通过测量实际实验，验证了该测量方法具有较高的测量精度。　　本文对镜面物体的测量系统设计、系统的参数标定、投影装置的编码和图像解码、镜面物体的三维重建方法进行了深入的研究。这些工作为实现镜面物体的高精度测量奠定了基础，同时分析了测量过程中存在的问题，指出了镜面物体三维外形测量下一步的主要研究内容和方向。