我国目前的公路里程已居世界第一,随着公路里程的增加,对路面裂纹、平整度、车辙和破损等检测的需求量会逐渐增大;同时随着汽车可控悬架系统和ABS的广泛应用,也需要实时精准的获取车辆前方路面平整度。因此,预测车辆前方路面信息,既能为路面的检测和维修保养提供依据,又能与可控悬架系统和ABS等技术相结合,提高车辆的行驶操稳性、舒适性和安全性。本文围绕着基于线结构光的路面高程测量关键技术这一主题进行了如下研究:首先,研究了目前常用的三种线结构光测量系统结构及其原理,并根据本文测试对象特点设计一套新的线结构光测量系统。将激光器安装在系统左侧,纵向投射激光,摄像机安装在系统右侧拍摄车辆前方路面的纵向激光线,此结构能够满足本文预测车辆前方路面信息的需求。其次,分析了常用的激光条纹中心线提取算法,针对线结构光自身分布不均匀且易受环境影响的问题,提出了一种基于二次平滑算法的激光条纹中心线提取方法。首先,对采集的图像进行感兴趣区域裁剪以减少激光条纹中心线提取的计算量;然后用灰度重心法提取激光条纹中心线的初始值,用均值法平滑激光条纹中心线初始位置的大凸起与毛刺;最后通过Savitzky-Golay滤波算法二次平滑激光条纹中心线的小凸起和毛刺。实验结果表明,与灰度重心法相比,用该方法提取分辨率为1280pixel×720pixel图像上四种典型线型的激光条纹中心线,速度有2.40%～22.57%不同程度的提高,精度有19.15%～44.87%不同程度的提高,且受光强变化的影响较小,可满足实时性强、准确度高、稳定性好的要求。然后,研究了目前常用的两种线结构光测量系统模型。根据本文设计的线结构光测量系统结构和原理,对测量系统的相关几何参数进行了优化分析,确定了其相关几何参数,并提出了一种直接通过标定标准块测量路面高程的方法。实验表明,在测量系统前方4～5m处静态测量的绝对误差范围为-0.4mm～0.5mm,相对误差范围为-2.5%～1.5%,精度较高,能满足路面检测的需求。最后,研究了车身姿态变化对路面高程检测的影响,分析了车身姿态变化产生的图像误差,计算了车身姿态变化引起的路面高程检测误差,据此构建了 Kriging代理模型,提出了基于Kriging代理模型的车身姿态误差消除方法,并对其模型精度进行了校验,结果表明精度较高。另外,设计了车身姿态变化的动态实验,实验结果表明,车身姿态变化产生的路面高程测量误差与理论分析误差变化趋势一致,且不同姿态变化下的误差大小相近。本文研究成果可用来预测车辆前方路面平整度、等级等路面信息,同时对可控悬架的半主动控制具有参考价值和指导意义。