近年来,随着工业技术的发展以及日常生活的需求,物体三维信息的获取成为了备受关注的研究热点,三维重建作为一种方便、快捷、精确的获取三维信息的技术方法,被广泛的应用于机器视觉、自动避障、逆向工程等众多方面。三维重建技术主要通过摄像机获取待测物体不同角度的图像进行同名点的立体匹配。常用的条纹结构光三维重建技术需要对待测物体投影多幅图像进行编码,限制了适用范围。因此本文研究了一种基于数字散斑的三维重建系统,该系统通过对待测物体投影散斑图像,提高弱纹理、无纹理区域的匹配效果,实现物体的单幅重建,系统适用范围广泛,能够快速获取物体的三维信息。本文首先研究了基于平行光轴的双目视觉三维重建模型,根据光轴模型可以通过三角关系得到视差与三维坐标的转换原理。简单介绍了摄像机的成像模型与标定方法,根据世界坐标系到图像坐标系之间各个坐标系的相互关系,通过张氏标定法求解双目摄像机的内外参数信息,系统通过计算棋盘格各个角点的三维坐标求取角点之间的欧氏距离,利用测量距离与棋盘格角点之间的实际距离验证标定结果,得到了平均误差为0.0075mm的标定结果。根据散斑的高斯分布规律,对数字模拟散斑的生成算法进行研究,模拟出了灰度随机和灰度二值化的两种全局散斑图案,通过划分斑点生成区域提出了二值灰度的局部散斑图案,通过灰度直方图与平均灰度梯度对三种散斑图案进行重点理论分析,通过调节散斑的斑点直径以及SAD代价窗口大小,对三种类型的散斑图像设计对照实验,选取了辅助效果较佳的散斑图像作为系统的结构光。搭建了基于数字散斑的三维重建软硬件系统实验平台,系统通过MFC框架实现了便捷、可视化的交互界面,利用投影仪对待测物体投射散斑图案,通过双目摄像机采集数字散斑调制后的被测物体图像,利用SGBM算法实现了左右目图像的立体匹配。系统对石膏圆柱体与陶瓷罐进行重建实验,得到了圆柱体与陶瓷罐的点云数据,通过点云数据拟合圆柱体,根据拟合圆柱体的测量数据与圆柱体的真实数据的对比以及圆柱体点云数据的标准差,验证了系统的重建精度。