自由曲面的非接触测量方法中，结构光图像法是近十几年发展起来的一种方法，该方法原理明确，结构简单。 本论文首先介绍了自由曲面的各种测量方法，阐述了结构光图像法的原理，分析了图像与实体的投影变换关系，以及计算机显示器图像与光敏面上图像的坐标转换。针对获得的结构光图像的特点，运用p-tile参数法对图像进行区域分割，并且采用8邻域算法进行去噪滤波的预处理方法，使图像与背景清晰地分离。同时，提出了减少数据运算量和存储量的目标区域的划分和存储方法，为后续的轮廓提取打下了基础。 论文在分析了边缘法、中线法、基于骨架的灰度重心法、深度约束法等轮廓提取方法的基础上，对结构光图像法的核心问题一一光带轮廓提取，提出了一种新的光带提取方法——基于边缘的灰度重心法。该方法首先对图像分类，对直线段，圆弧段采取不同方法计算出法线，求出法线上的灰度重心点，从而将此点作为轮廓点。一系列的轮廓点就构成了轮廓线，对轮廓线的合成，再经过数据拟合，就得到一个断面的轮廓数据。 论文还介绍了测量系统软件各模块的功能和模块间的关系。测量系统的机械装置和控制系统也被介绍。 最后，论文对测量误差进行了分析，并经实验，表明该方法的测量误差能够达到要求。