印刷电路板作为电子制造业中的核心部件，必须在上锡、装配、焊接等生产过程中进行严格的缺陷检测才能够投入市场。自动光学检测(Automatic Optic Inspection，AOI)是一类利用光学成像原理对产品缺陷进行非接触检测的技术，其中基于结构光成像原理设计的3DAOI系统能够获取待测物丰富的三维表面信息，对于日益精密化、自动化的印刷电路板质量控制具有十分重要的意义。
　　本文在对结构光成像原理进行详细介绍后，分别针对Schempflug结构、投影仪标定、多目耦合标定等问题进行了深入研究，提出了一种高精度、高耦合度的多目结构光系统标定方案。最后将标定得到的高精度几何参数引入成像算法得到待测目标表面三维信息，并针对噪声等问题进一步提出了一种实时优化方案。最终得到了高精度、高质量的点云数据。全文研究内容如下：
　　(1)针对电路板缺陷检测的应用场景，设计了一套基于结构光成像原理的3DAOI系统，考虑到视角限制所导致的遮挡、阴影等问题，本系统采用了由一个投影仪与四个侧视相机组合而成的成像结构，并且四个侧视相机都配置满足Schempflug条件的倾斜镜头以加大结构光成像公共景深。
　　(2)针对Schempflug结构、投影仪标定、多目标定等问题，提出了一套完整的结构光系统高精度标定方案，首先利用一种由二维倾斜角表征的倾斜模型，成功解决了引入Schempflug结构的单相机小孔模型描述问题。然后使用基于相位映射的标记重建法解决了投影仪控制点提取问题，并且利用多视角对其进行了优化。最后针对系统的多视角标定问题，提出了一种基于主从耦合的多目标定方法，并利用光束平差法的思想对系统建立全局标定目标函数。最终优化求解得到了耦合紧密的系统标定参数，可以避免复杂的点云配准操作，节省了大量计算时间。
　　(3)基于高精度系统标定得到的系统几何信息，结合结构光编解码算法、几何成像算法生成了高精度的待测目标点云数据，并且针对生成点云噪声的实时处理问题，本文提出了一种基于深度图边窗滤波的点云质量优化方案。充分利用了边窗滤波“物理保边”特性及灵活操作的特点，同步实现了点云的去噪与平滑，并且处理速度相较于传统的三维滤波方法提高了60倍左右。
　　本文所设计的结构光系统针对电路板缺陷检测的场景而设计，通过对标定控制点的点云测量实验，证明得到的点云测量误差小于6um，能够满足高精度的测量需求。