三维重建技术是获取物体几何形貌的重要手段,基于结构光的三维重建技术因其非接触、高精度、高速度的特性受到广泛关注和研究。本论文研究针对小尺寸物体的结构光三维重建技术,将传统的双目结构光系统中的小孔成像镜头替换成远心镜头,搭建了高精度双目远心结构光三维重建系统,着重探讨双目远心结构光系统中远心相机标定方法、高效编解码设计、立体匹配等关键技术。论文主要研究内容及成果如下:（1）传统远心相机标定方法需要拍摄多张不同位姿的高精度平面靶标照片来进行标定,标定时需要多次手动移动靶标,操作耗时。另外,高精度平面靶标价格昂贵,且尺寸固定,无法适应不同倍率镜头下的重建需求。针对传统远心相机标定方法的缺陷,本文提出了基于虚拟平面靶标的远心相机标定方法。该方法通过预定义的变换,生成一系列的虚拟靶标,用远心相机拍摄虚拟靶标在LCD屏幕上的正交投影,计算虚拟靶标平面到相机成像平面的单应性矩阵,利用单应性矩阵求解远心相机参数。实验结果表明,该方法能取得准确的标定结果,并且消除了制造和手动多次移动物理平面靶标的需要。（2）为了解决传统格雷相移编码方法中投射格雷码图片较多的问题以及在格雷码码字边界处解码易出错致使相位展开错误的问题,提出了一种基于三阶错位格雷相移码的编码方法。首先将二阶格雷码拓展到三阶格雷码,使得投射格雷码图片数量从［log2f］降低到［log3f］张,其中[·]为向上取整函数,f为正弦条纹周期总数。解码时提出一种相移条纹辅助三值化三阶格雷码图片方法,避免了传统格雷码阈值分割方法投射额外全黑全白图片的需要。在此基础上,提出了三阶错位格雷码编码策略,在该策略中,先将［log3f］张三阶格雷码图片解码得到初始相位阶次结果,然后再额外投射一张码字宽度为1/3正弦条纹周期宽度的三阶格雷码图案,将［log3f］+1张三阶格雷码图片解码生成与初始相位阶次结果左移1/3周期宽度和右移1/3周期宽度的错位阶次结果,综合使用这三个阶次来避免在码字边缘出现相位展开的错误。实验结果表明本文方法相比传统格雷相移编码方法,投射图片减少30%,并且在保持传统方法鲁棒性的同时,减少了传统方法在格雷码码字边界处的相位展开错误。（3）针对传统双方向正交相位立体匹配方法中投射图片多,匹配时间长的问题,提出了一种远心光路下基于极线校正的相位立体匹配方法。该方法对左右远心相机拍摄的图像进行极线校正,使得匹配点对在左右相机上的成像平面同一行上,因此只需向物体表面投射纵方向的格雷相移编码图案,再利用相位信息配合模板匹配的方式来获取亚像素精度匹配点。实验结果表明该算法相比传统匹配算法投射编码图片数量减少一半,匹配时间更快,精度更高。（4）在Qt平台开发了可视化结构光三维重建软件,集成重建各个环节的算法,利用OpenMp技术对算法涉及的计算并行加速。该软件可以完成远心相机标定、相机参数设置、结构光编解码、点云生成、点云可视化等任务。