随着计算机视觉的迅速发展,3D成像技术在工业检测、医疗卫生、安全防护、虚拟现实和3D打印等领域得到了广泛的应用。本文研究的3D成像装置,以小柱状芯块为目标,实现对其外观质量的检测。3D成像装置采用纯色LED线结构光与面阵相机相结合的方式,对芯块的外观进行扫描。通过设计双滚筒机械装置,带动芯块旋转,从而实现对周面的结构光图像进行采集。通过设计电动滑台装置,带动芯块定向匀速移动,采集芯块端面的结构光图像。本装置利用三角距离法对得到的图像进行处理,重建出柱状芯块表面的3D图像,实现质量检测的目的。本文主要完成了以下研究内容:（1）深入探讨三角距离法进行3D图像重建的原理,并做出详细的过程推导,有效应用三角距离法的数学模型进行3D重建。根据其成像原理,确定图像拍摄的最佳条件,选定满足要求的硬件,搭建实验室3D成像装置。本装置选用双远心镜头和波长峰值为520 nm的LED线结构光源,实现精确的3D重建,简化系统设计。（2）比较分析针孔成像模型和远心成像模型的不同,对相机进行标定。根据远心系统成像的数学模型,得出深度变化与光斑偏移量的关系,与针孔系统不同的是,远心系统的深度变化与光斑偏移量呈线性关系。这样减少了参数的计算,简化系统标定的流程。通过分析系统的图像采集特性,并从与结构光平行的方向对畸变进行校正,从而减少畸变校正的维度。（3）针对三维重建的特点对图像进行预处理,以此来减少图像噪声带来的影响。使用Steger法提取LED线结构光的中心线,提高3D成像的精度。选用构建光片的算法对结构光图进行了3D重建,得到物体的表面轮廓。根据3D成像结果,计算出柱状芯块的尺寸大小、缺陷深度、缺陷大小、占比,并进行了重复性实验,验证了本文中方法的可行性。