三维视觉测量技术具有非接触、测量速率快、柔性好等特点,在工业测量领域得到较为广泛的应用[1]。其中,基于结构光的主动视觉测量技术因其精度较高、抗干扰能力较强等优点在最近几年来受到愈发的重视[2]。本文所研究的基于结构光的三维空间测量方法,是将结构光束投射到被测空间轮廓表面,通过高速相机获取结构光光条的图像,通过对测量系统的相机云台和结构光云台的标定以及结构光图像的处理,实现二维结构光图像点与三维空间点的转换,从而解算出携带被测轮廓三维信息的点云数据,通过对点云数据滤波、精简及平面、曲面拟合等处理,获取被测空间轮廓信息。点云数据的采集与处理是基于结构光的三维测量技术的核心,针对该特点,本文主要开展了以下几个方面的研究:1.研究了基于结构光测量系统的工作原理,并设计了相应的测量实验系统,实现对三维空间轮廓由点到线、由线到面的扫描测量,建立了结构光图像像素坐标与被测轮廓点世界坐标之间的几何关系,从而得到测量系统的成像模型。2.设计了一种快速的三维视觉测量系统的标定方法,只需将靶标在相机视野范围内移动两次,即可标定、解算出相机的焦距、图像主点、平移向量与旋转矩阵与结构光的初始水平角、光心坐标等系统参数。将标定后的参数代入系统的成像模型中,结合相机云台与结构光云台的旋转角度,在空间解析几何的基础上,解算得到三维空间轮廓表面的点云数据。3.针对系统所获取的点云数据,结合测量实验得到的点云数据特点,采用直通滤波、稀疏点云滤波与均值滤波相结合的方法,对点云数据进行滤波处理,然后利用均匀网格法对点云数据精简,以减少数据计算量,最后对点云数据进行平面和曲面的拟合得到被测空间的三维轮廓。4.测量系统的参数是通过实际测量数据标定和解算得到的,测量过程中难免存在误差,实验中将其归结为系统误差。为了提高系统的测量精度,设计了系统误差补偿实验,通过对大量的单点测量数据分析,获取测量系统参数的修正值,对标定的系统参数进行修正,从而实现对测量数据的误差补偿。通过对小型船舱模型的测量实验,验证了本文所研究的三维空间测量方法的可行性和可靠性。