随着智能制造的日益发展，三维测量技术在工业生产中的作用已经越来越关键，基于线结构光的激光三维测量技术凭借其非接触性、精度高、实时性良好等特点受到越来越多的研究者的关注，在农业、工业自动化、文物保护、医疗行业等应用领域基于线结构光的三维测量技术正发挥着重要作用。本文研究了应用于两种不同测量尺度的三维测量系统，对线结构光三维测量系统中的结构设计和关键算法等进行了深入研究，使用C++利用MicrosoftFoundationClasses(MFC)和OpenCV库实现了三维测量算法和系统的软件界面，具体研究工作如下：
　　(1)研究了线结构光三维测量系统的测量原理，分析了其数学模型，即从坐标变化和矩阵变换的角度推导出系统的成像关系，在此基础上进行测量误差分析。根据目前所采用的硬件设备对激光三维测量系统结构参数进行设计，确定了系统硬件结构参数。系统的软件部分，则使用MFC和OpenCV库分别编写软件的操作界面和基于视觉的三维测量算法，实现三维测量软件功能。
　　(2)研究了系统标定方法，包括摄像机标定和光平面标定方法。其中摄像机标定方法是基于棋盘格平面靶标，使用非线性的模型进行计算，求得摄像机的内外参数；光平面标定同样是基于棋盘格平面靶标，通过光条中心线和棋盘格靶标上角点线相交得到特征点，并利用交比不变性原理获取更多的特征点，最后使用最小二乘法拟合得到摄像机坐标系下的光平面方程参数。
　　(3)研究了光条图像预处理方法，包括使用中值滤波和形态学变换去除光条图像采集中的图像噪声，再通过阈值分割将光条从采集图像中分离出来，最后进行光条中心的提取。研究了各种线结构光的光条中心提取算法，针对Hessian矩阵法中运算量大、处理时间长的问题，使用了几何中心法和Hessian矩阵相结合的方法提取光条中心。研究了光条图像的各种评价方法，包括光条能量和、光条平均能量、光条不对称度等，在此基础上提出根据光条图像的评价标准和光条中心稳定性对采集光条图像的摄像机曝光时间自动优化算法。通过实验验证了光条图像预处理和光条中心提取算法的可行性，并通过对比实验验证了曝光时间自动优化算法的效果。对线结构光三维测量系统在大尺寸测量场景上的应用进行实验，通过对标准块的测量，检测了三维测量系统测量性能。
　　(4)对线结构光三维测量系统在小尺寸测量场景的应用进行了设计和实验，包括系统结构参数的设计和系统标定，并对在摄像机标定过程中得到的标定结果与大尺寸三维测量系统的结果进行对比。最后同样对线结构光三维测量系统在小尺寸测量上的应用进行实验，验证系统的可行性和精确性。