管道作为一种长距离的物料输送方式,在国民经济和社会发展中承担着重要的角色。然而由于管道老化腐蚀等导致的管道泄漏事件经常发生,这既会使得资源大量耗损,严重的还会耗费大量资金,更可能会发生人员伤亡,所以及时检测管道内部的缺陷,然后实行对应的补救措施,这对管道安全运行具有重要的现实意义。本文对于工业管道内表面缺陷检测实际需求,设计了管道内表面缺陷圆结构光视觉检测系统,以内径尺寸为160 mm左右的工业管道作为检测对象,结合管道内壁视觉测量系统的设计、标定和实现会出现的问题,在理论、算法和实验上都进行了比较深入的研究,同时进行了实验验证。根据管道内表面结构特点及检测系统要求,设计了两种管道内表面检测系统,其中一种采用一维导轨作为驱动装置,用于在实验室对短管道进行检测,另一种采用管道机器人作为驱动装置,可用于对工业现场的长管道进行检测。研究设计了符合检测系统的平面靶标,利用张正友标定法实现相机标定,采用基于单应性矩阵和平面靶标实现圆结构光标定点的建立,本文的方法可以实现相机与圆结构光同步标定。论文着重进行的是图像处理,主要包括研究管道内表面图像特征信息提取算法和管道内表面凹凸缺陷识别算法研究。通过基于感兴趣区域提取和光条骨架可变方向模板法结合的方法消除了图像中的噪声,实现亚像素级圆结构光条纹中心提取,通过比较管道内壁同一圆周上相邻点之间的法矢角突变完成管道内壁凹凸缺陷的判断。本文通过搭建的管道内表面缺陷视觉检测系统对工业管道进行检测,运用MATLAB编程测量管道内表面三维形貌,达到了预期目标。