在现代科技发展的快速推动下,三维信息测量技术在逆向工程、3D打印、地理测绘、考古发掘等领域逐渐被广泛地应用。不同场景下的三维重建需要应用到不同的三维信息获取方法。在一定条件下如何快速、高精度、自动化地完成的物体的三维重建成为了科学前沿热点问题。本文基于结构光的原理提出了两种三维全自动重建方法:基于线激光与精密程控三轴平移台结合的三维重建方法;基于拍照式三维扫描仪与六自由度机器人结合的三维重建方法。两种方法均能快速高精度地获得被测物体的三维形态信息,而且实现了从三维信息获取到三维重建的自动化。针对平面微观三维形态的重建,文中提出一种基于线激光与精密程控三轴平移台结合的三维重建方法,为油画等细节丰富的物品的3D打印奠定了基础。系统的硬件组成包括二维激光传感器、精密程控三轴平移台、红外光电开关与零位装置、空气吸盘载物台和计算机。在软件控制与处理下,实现了对A3、A4、A5、A7四种幅面范围内的物体进行选择性的自动三维扫描,根据选择的尺寸将扫描范围分为多个带状幅面,得到多幅面的点云数据。扫描结束后将自动拼接多幅面点云成为整体点云。主程序中还包含有多种点云处理的功能,包括提取感兴趣点云区域、点云高度统计直方图、点云抽稀、等高图绘制、Delaunay三角剖分等,实现了点云数据的分析与融合。实验表明,该系统针能很好地还原物体的三维形貌,尤其对油画类表面微观三维形貌能精确重构,其点云在平面上的精度可达0.02mm,在高度上的精度可达0.001mm。上述系统针对微观三维形态的几何模型重建,具有一定局限性。如何获取获得复杂形态物体的真实三维模型是下一步的科研工作。在此基础上,本文再提出了一种基于拍照式三维扫描仪与六自由度机械人结合的自动三维重建系统,实现了对中小型带纹理物体的真三维重建。系统由拍照式三维扫描仪、六自由度机器人、旋转台及其控制器与计算机组成。在扫描过程中,扫描仪安装在机器人手腕处,自动调整姿态扫描放置在旋转台上的被测物体。经过点云和纹理的处理最终生成带纹理表面的真实三维模型。该系统很好地解决了第一套基于线激光的自动重建系统无法扫描较高物体、无法获得模型纹理的问题。经实验表明,该系统获得的三维模型的几何形态准确,纹理粘贴准确,具有扫描时间快、自动化程度高、操作简单的优点。该系统可以适用于0.4m × 0.4m × 0.4m范围内的任意形状物体,三维模型精度可达0.1mm。