随着制造业的快速发展，三维物体的表面轮廓测量在自动检测、质量控制、CAD&CAM以及逆向工程(ReverseEngineering)等领域具有十分重要的意义，而对于大尺寸物体的三维测量是一个日益受到重视的研究领域。近年来，采用视觉测量的方法由于其非接触性、高灵敏度、高的测量精度、高自动化而日益受到人们的重视和研究，但是目前大多数测量方法还存在着由于测量盲区的存在而导致测量范围小、难以实现现场测量、测量系统柔性和适应性较差等问题。另外，在采用立体视觉的方法进行测量时，还存在立体视觉传统难题——匹配问题。 课题“大目标三维曲面视觉测量技术研究”在对现有的物体表面三维轮廓测量方法研究基础上，探讨研究一种新的视觉测量方法，即利用双目立体视觉传感器与计算机控制LCD投影仪相结合，利用投影仪对测量空间编码，生成编码点，由立体视觉传感器获取单元测量数据，辅以图像拼接的方法，以满足现场大目标三维曲面测量要求。为了实现该目标，需要重点解决测量系统建模、双目立体视觉传感器精确标定、测量空间编码与编码点匹配、编码点形心提取与三维坐标求取、单元测量结果拼接与编码区拼接等一系列关键技术问题。 基于本系统主要用于大目标三维轮廓测量这一应用背景，本文采用了不考虑畸变的立体视觉模型，利用高精度的三坐标测量机带动红外发光点给出精确的光点空间坐标的立体视觉传感器标定方法。实验验证，标定完成的传感器测量精度完全满足系统要求，证明了该标定方法的有效性。 针对匹配问题，本文提出了解决立体匹配的新方法——空间编码匹配法。该方法辅以编码规范化手段，保证了同一编码区内编码的唯一性。通过对编码的识别就可以完成两个CCD像机中编码点的匹配，然后通过对匹配成功的编码点形心求取，获得编码点形心图像坐标，带入三维坐标求取算法中，即可求出各个编码点在世界坐标系下的三维坐标。通过该方法，成功解决了对应点匹配问题，完成了单元测量。 当对大尺寸目标进行三维轮廓测量时，如果被测目标面积超出了一次单元测量范围，此时必须对多次单元测量结果进行拼接。本文提出了充分利用两次单元测量重叠区域内的编码点通过最小二乘法求取两次单元测量时立体视觉传感器位姿变换的R和T矩阵，进而将后次单元测量结果转换到前次单元测量的坐标系下的方法，完成了测量结果的拼接。通过实验证明，该方法达到了较高的拼接精度。 当投影仪一次投影区域不能覆盖整个被测目标时，就需要变换投影仪位置，对上次投影未被覆盖的被测目标表面进行新的编码和测量，而新的单元测量结果也要转换到同一个坐标系下。为了解决这一问题，本文提出了“重叠单元桥梁法”，即上个编码区的最后一次单元测量和新编码区第一次单元测量立体视觉传感器位置保持不变，利用两个编码区内的测量重叠区域数据作为两个编码区内单元测量结果拼接的桥梁。 通过对被测目标的实际测量和三维重构，证明系统原理正确，算法可靠，具有较高的精度，能够满足一定精度要求的大尺寸目标三维形貌测量要求，具有很好的实用性。