随着三维扫描设备的普及,人们越来越容易获得物体的三维数据。三维数据在测绘、无人驾驶、电商购物、文物保护、逆向工程以及工业自动化等诸多领域具有广泛的发展前景。手机厂商在产品质量检测环节,需对手机外壳各类的关键尺寸进行检测,以保证良品率。手机外壳常用的检测手段为接触式三坐标测量机和二维影像测量仪等。手机外壳的微小结构甚多,需要检测的尺寸项目繁多,三坐标测量机需要花费大量时间,效率低下;而二维影像测量设备只能满足二维尺寸的检测,对手机外壳的纵向尺寸较难测量,因此还需借助于线激光扫描设备,但是测试设备结构复杂,成本高昂。针对以上问题,本文通过实验室的双节点三维成像系统,以手机外壳三维点云为研究对象,从点云的特征边界提取和手机壳几何尺寸自动测量两个关键问题入手进行了研究。本文主要工作总结如下:研究了散乱点云预处理的关键技术,主要包括:点云空间拓扑关系的建立,点云法向量的估计,以及点云去噪。首先,采用Kd树建立散乱点云的空间拓扑关系,然后采用局部K邻域主成分分析估计采样点的法向,最后采用统计滤波,半径滤波和双边滤波相结合的策略进行了点云去噪。采用局部点云平均距离,点与邻域点之间法向量夹角,点曲率三个因素综合判别点云特征点。分析了点云边界点的判断方法,提出了采用三阈值提取边界特征点的方法,结合局部点云分布情况、点与邻域点法向夹角、点曲率信息作为边界点的判断依据,能够快速地提取目标点云区域的特征边界。针对手机外壳的台阶类尺寸,摄像头孔的圆角半径和长度尺寸,定位孔间距平面类尺寸进行提取。采用随机采样一致性拟合基准平面和台阶平面,从而计算平面之间的间距;对平面类尺寸采用将三维数据映射到二维检测的方法,提出了一种基于霍夫变换的手机摄像头孔的尺寸检测方法;将模拟零件的测量点云与其标准点云进行了比较,零件的误差分布情况即Hausdorff距离采用色斑图进行直观显示。基于C++语言和Qt工具编写了手机壳点云尺寸测量的软件。软件部分包含了点云数据的快速加载、点云滤波、点云边界提取、点云平面拟合、柱高一键测量等功能。实现了交互式感兴趣区域的平面自动拟合,特征边界提取以及台阶类尺寸的一键自动测量。