基于激光三角法的非接触式三维测量技术具有原理简单、测量精度高、实时性强等优势,但与国外相比,国内激光三角测量技术在精度、实时性、灵活性等性能上有一定差距。针对以上问题,本文在分析激光三角系统设计构建的基础上,重点开展了高精度激光三角测量系统高效标定、光条中心特征提取、点云配准等关键技术的研究与改进工作,并通过实验验证了相关技术的性能及该系统应用于工件测量时的测量精度。本文首先从理论上分析了激光三角法的原理,在明确设计参数与指标的基础上完成了系统结构设计与器件选择。然后研究了系统标定的相关原理及方法,并为保证光平面位姿精度,采用了一种基于自适应阈值的改进光平面标定方法,系统标定实验表明:相机的总体平均误差为0.0685352像素,光平面拟合残差值大小为4.85575e-5,精度较高,光平面能够完美拟合。为了提高光条中心提取算法的精度,结合系统光条图像的实际特点,提出了一种结合Zhang-Suen细化算法与Hessian矩阵的改进光条提取算法,实验表明,改进算法在减少计算量的同时比灰度质心法、Steger算法提取的激光线条更细、精度更好。然后利用激光三角测量系统实现了工件的高度测量,实验结果表明,两个工件的绝对测量误差都在0.1mm以下,相对误差在2%以内,在保证精度的同时实现了工件的重建测量。针对单一视角三维测量的局限性,对多视角测量下点云拼接技术中基于特征匹配的点云配准算法进行了研究。由于传统特征匹配算法在图像发生旋转尺度等变化时存在误匹配率高、匹配耗时长的问题,提出了一种基于局部保持匹配改进特征匹配算法,实验表明该算法匹配精确度能达到95%以上,误匹配去除率高,匹配时间平均缩短0.83s,可以有效实现点云的配准过程,为后续多视角情况下点云拼接技术提供了精度支持。