为了实现水下线结构光测量技术，本文以机器视觉理论为基础，结合图像处理技术与线结构光测量技术，设计了一种基于单目视觉的水下线结构光测量系统。建立了系统模型，采用平面网格靶标的方法进行了系统标定，并利用折射补偿算法将陆上线结构光测量方法引入水下测量。最后，通过水下测量实验验证了该系统用于水下测量的可行性。本文主要的研究内容有以下几个方面：1、提出了一种简便易行的摄像头参数的标定方法。设计了一种具有一定线宽的、直线距离已知的平面网格靶标。通过拍摄靶标图像，对其横竖直线的中心点进行提取，降低误差，将得到的直线交点作为特征点用于系统标定，并充分考虑到镜头畸变的影响，合理补偿了镜头畸变，采用基于径向排列约束的两步标定方法，有效提高了标定精度。2、提出了一种基于平面网格靶标的线结构光测量系统的标定方法。针对平面靶标每次提取的若干标定点都在共一条直线上的问题，采用了将靶标在视场范围内自由移动的办法。通过靶标的自由移动，摄像机拍摄到多组图像数据，可以得到多个位置的多组共线标定点，由于这些标定点处于不同位置，所以就可以由它们得到多个非共线的标定点。由这些点，根据透视投影中的交比不变原理，即可标定出结构光平面与摄像机的位置关系。3、设计了基于单目视觉的水下线结构光测量系统。此系统是由控制结构、防水外壳、摄像机及激光器组成。激光器发射出激光平面，投射入被测空间里，和被测物体交汇，在其表面形成光条。按照像面上光条的各点的方位，经过一系列计算，得出光线的传播途径公式，运用折射原理，采取补偿算法减小水面折射造成的数据偏差。最终，按照考虑折射现象的系统模型算出全部被测点的三维坐标，从而实现基于单目视觉的水下线结构光测量。4、开发了基于单目视觉的水下线结构光测量系统的控制软件。该软件联系了与之相应的硬件驱动程序，在Visual C++6.0软件开发环境下编写，通过对摄像机标定、线结构光标定、水下线结构光测量和折射补偿的算法实现，以及对测量数据的实时监测，实现了系统的内外参数标定和水下测量任务，为后续的科学研究提供了基础与便利。本文建立了一种折射条件下的水下线结构光测量系统模型，提出了针对该模型的折射补偿方法，设计了基于单目视觉的水下线结构光测量方法，并通过实验验证了该测量方法的准确性和可靠性。