随着现代计算机技术、光学成像技术和大规模集成电路的发展,计算机视觉技术被广泛应用于工业生产、农业生产、人机交互及卫星遥感等领域。在此背景下,非接触式三维测量技术也相应得到了大力发展,由于该技术高分辨率、无接触、获取数据速度快等优点越来越受到人们的关注,因而得到了大量的应用。本文基于计算机视觉技术搭建起了一套非接触式三维测量仪,该测量仪由模拟相机、步进电机、光栅尺和以FPGA为核心的控制模块、图像处理模块等硬件装置组成。FPGA的使用提高了系统的实时性,同时又降低了系统的复杂度,并且FPGA并行性等硬件特点保证了对图像的实时处理。论文首先分析了三维测量仪的工作原理并设计了其硬件结构。之后在FPGA内完成不同视频格式转换,并根据图像处理要求,选取了高斯平滑作为图像预处理,以Canny边缘检测算法作为核心处理算法。针对FPGA的特点,本文对Canny算法进行了优化,其中包括用模板替代卷积、适当的近似变换、充分利用FPGA的并行特性等,既保持了Canny算法原有好的检测效果、边缘定位准确和同一边缘响应次数低等优点,又提高了边缘提取的计算速度,减少了运算量和运算时间,保证了系统的实时性。通过实验验证,优化后的Canny算法获得了令人满意的处理结果,同时完成了对图像的实时处理。最后对提取的图像边缘进行测量,在FPGA中准确记录边缘的光栅尺坐标,完成对其尺寸测量。