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三维数据测量技术在反求工程和产品快速检测等领域中有着广泛的应用。基于结构光的三维数据测量方法是目前三维数据测量研究领域中的热点研究方向,该方法在进行测量时不需要与待测物体相接触并且测量速度快、成本低、柔性好等突出优点,具有极大的社会需求和发展前景。本文分析了当前三维数据测量技术的现状,对基于结构光的三维数据测量方法进行了较为系统的研究,模仿人类双眼结构构建了线结构光双目三维视觉测量系统的数学模型,并且在此基础上设计了基于线结构光和双CCD的实物反求测量仪。本文主要研究内容如下:1.提出一种将立体视觉测量和激光扫描测量相结合的测量方法,建立了线结构光双目三维视觉测量系统的数学模型,详细分析了摄像机模型、坐标系变换、系统工作原理。2.在数学模型的理论上,设计了由激光器、CCD摄像机、图像采集卡、精密导轨和滚珠丝杠等元件构成的线结构光实物反求测量仪的硬件结构,实现了测头在X,Y,Z三个方向的移动,以及工作台的旋转,满足了测量需要。3.结合实物反求测量仪测量原理,分析对测量仪测量结果有影响的参数,选择适当的优化算法分别对测量仪的内外部参数、有效视区、旋转工作台轴心等进行标定,为实物反求测量仪的测量和图像数据处理提供依据。4.提出了对测量仪得到的深度图像进行特征信息提取的方法,采用灰度阈值法进行目标物体分割,并用数学形态学方法对二值图像进行缺陷修补,利用掏空内部点法得到目标轮廓,对区域分割后的特征信息细化并提取出图像所包含的特征点数据。最后介绍了将不同视角下测得的数据转换到同一空间坐标系下对物体的表面轮廓进行拼接拟合的方法。实验验证,本文的线结构光双目测量系统的数学模型能够快速准确的采集被测物体的数据信息,完成的CAD曲面的重构,结果可靠,为实物反求测量仪的制造提供了依据。