随着工业现代化进程的发展,制造业水平得到大幅提升,制造业对于空间三维信息的获取成为发展的趋势。结构光三维测量方法因其非接触性、速度快、测量范围广、测量精度高的特点,在工业生产、文物保护、逆向工程、医疗诊断等领域得到了广泛的应用,是最具有发展和应用潜力的非接触式三维测量方法。本文设计和实现了两套结构光三维重构系统。第一套结构光三维重构系统是基于局部单应性原理的系统标定和采用完整正反格雷码编码策略实现的,第二套结构光三维重构系统是基于径向基础矩阵分解的系统自标定和采用完整正反格雷码结合八步相移法的编码策略实现的。研究对象主要是复杂金属工件和柔性袋装米。重点研究了系统标定、编码解码策略、解码有效区域提取、点云感兴趣区域提取、点云去噪、精简、拼接、局部点云补齐、柔性袋装米的体积和表面积计算等方面内容。首先介绍结构光三维重构系统组成,推导计算被测物体空间三维坐标的过程,重点研究系统标定,实验比较常用系统标定方法与本文实现的基于局部单应性原理的系统标定和基于径向基础矩阵分解的系统自标定方法的效果。在编码解码策略方面,重点研究本文采用的完整正反格雷码法和完整正反格雷码法结合八步相移法。在提取解码有效区域方面,重点研究基于光分量判别的有效区域提取策略。在三维点云获取方面,通过两套系统分别获取复杂金属工件点云,进行效果对比。在点云处理方面,提出将三维点云通过透视投影变换到二维图像空间,在二维图像空间选取感兴趣区域,相应地对原三维点云进行操作。为了获取复杂金属工件整体模型,本文通过多视拼接方法从多个不同角度获取的三维点云进行拼接,得到复杂金属工件整体点云。本文提出局部点云补齐的方法对柔性袋装米三维点云进行处理,获得柔性袋装米整体点云。最后讨论各种点云体积和表面积算法,分别计算柔性袋装米三维点云体积和表面积,选取最佳体积和表面积算法,设计实验进一步验证稳定性。通过实验证明本文结构光三维重构系统测量精度高、稳定性强、操作灵活、成本低廉,能够提供较为全面的信息给堆垛机器人。