地下管线三维检测仪通过对地下管线探测,获取其准确的空间位置分布,为城市基础建设提供服务和指导。本文设计了一种介入式的地下管线三维检测仪,其系统结构分为管线机器人装置、管线位置检测系统、上位机数据处理系统。由管线机器人装置携带管线位置检测系统进入到待测管道中,完成对管线轴心线位置信息测量;上位机数据处理系统提取数据,完成地下管线三维重建。管线位置检测系统是整个三维检测仪的核心,当前其核心处理器多采用单片机或单核ARM,存在着单一线程,响应速度慢,无法实时处理数据等缺点。其中测量管线偏转和弯曲度是采用基于PSD和FBG的检测方法,存在着非线性,误差大,灵敏度低等缺点。因此,本文设计了一种全新的管线位置检测系统,其采用了四核ARM微处理器,搭载Linux操作系统,可多线程、并行运算,对采集信号进行实时滤波去噪。提出了一种新型的管线偏转和弯曲度检测方法,主要利用摄像机采集激光光斑,嵌入式图像处理定位激光光斑位置,求解管线轴心线的曲率信息。在ARM嵌入式平台下,完成了三轴加速度计I2C驱动程序开发,对其出现的零偏误差和随机误差,进行偏移校正和卡尔曼滤波处理,使得加速度计测量数据稳定可靠;设计激光光斑采集处理模块,首先采用张氏标定法对摄像机标定,然后对激光光斑进行灰度变换、自适应中值滤波、基于最大类间方差的阈值分割等图像预处理,最后圆拟合方法定位激光光斑坐标。通过地下管道测量实验,得到管道在水平面内和竖直平面内的投影分布图,以及水平偏移方向的平均绝对误差为0.02992m,平均相对误差为6.7%,竖直方向深度的平均绝对误差为0.02984,平均相对误差为5.1%。