近年来,通过计算机视觉的方法对目标物体表面进行三维重建一直是研究热点。本文以市场上常见的激光双目三维成像系统为研究对象,对该系统中涉及的关键技术:立体匹配和点云拼接,展开深入的研究,提出了重建过程中的关键步骤的优化思路,并根据优化的思路方法设计了针对性的实验来验证算法的有效性。具体来说,在立体匹配的激光光条中心提取的阶段,提出了利用方向模板的方法来优化灰度重心法在激光光条走向变化较大时的光条中心提取表现,该方法通过方向模板来判断该点处的光条走向,然后对该光条法向方向上的像素点应用基于阈值的灰度重心法,快速得到激光光条的中心。实验结果验证了该方法能够在光条走向变化较大的情况下,保证提取的光条中心线更加连续,误差更小。针对激光光条中心点集间的匹配问题,考虑到任意激光点在另一个相机成像平面上的极线将该平面上的所有已提取激光点分成两部分,本文提出了利用二分查找的思想来降低匹配算法的复杂度,在大数据量的情况下能够较大地减少激光点的匹配时间,提高系统的实时性。在点云拼接阶段,针对如何快速准确得到不同视角下提取到的标志点间的对应关系,本文提出了一种基于同心圆编码的编码标志圆的方案来对所有的标志点进行唯一的编码,该方案编码解码简单,编码标志圆也易于提取,能够在快速得到不同视角下的标志圆圆心对应关系。最后,本文在实验环境下模拟实现了基于激光的双目三维成像与拼接过程。为了得到较为准确的实验结果,设计编写了一个图像数据采集系统,实现了图像数据的自动化采集处理。为了方便量化地分析整个基于激光的双目三维成像系统的精度,针对性地设计了两个实验,其中,针对标准平面的三维重建实验,将三维重建得到的平面三维点云导入到Matlab中的cftool工具中进行平面拟合,在不使用鲁棒性优化的情况下的误差为1.435mm,R-square系数达到0.9268,说明系统达到mm精度,对标准平面重建的结果较好。另外一个针对塑料圆柱桶的三维重建与拼接实验,则验证了基于同心圆编码标志圆的三维点云拼接方法的有效性,同时也指出了粘贴标志圆可能带来的问题以及解决思路。