结构光投影三维测量技术具备非接触式、高精度、快速、自动化程度高等优点,能够全面、准确地提供被测物体的深度信息,近年来在工业检测、医疗诊断、文化教育、影视娱乐等领域有着广泛应用。由于摄像机的视场范围有限、光学投影编码存在盲点、复杂的被测物体表面几何形状限制等因素,往往无法通过单次测量实现物体表面的整体测量,只能对被测物体表面进行分割,从不同角度对被测物体进行多次测量。为了进一步提高结构光测量技术的精度和效率,本文在结构光系统上安装反向摄像机作为辅助,在结构光系统进行局部三维数据单次测量时,使用反向摄像机观测全局定向靶标,在反向摄像机与结构光系统相对位姿标定的情况下,得到结构光系统相对于定向靶标的位姿,这样采用反向摄像机作为位姿传递中介,将所有的局部三维数据融合到定向靶标坐标系下,完成了大尺寸高精度三维测量任务。本文主要工作如下:1.研究基于结构光的三维测量技术的相关知识,包括摄像机成像模型,张正友标定法,光栅投影法以及结构光的编码、解码方法。2.针对在没有公共视场的情况下多组摄像机实现标定展开研究,提出一种基于激光测距仪与平面靶标相结合的标定方法,该方法将激光测距仪固定在平面靶标上,首先利用激光光斑点的共线性和测距参数作为约束条件,求解激光源点相对于靶标的位姿参数,然后在激光测距仪的辅助下,连接相邻摄像机的视场,完成了摄像机外部参数的标定。通过相应的实验验证了所提方法切实可行。3.提出了一种基于RBF神经网络的投影仪标定方法,根据射影变换原理建立投影仪图像和摄像机图像的基本对应关系,然后使用RBF神经网络对其误差进行补偿建立准确的对应关系,从而将空间标定点在摄像机图像上的坐标转换为在投影仪图像上的对应坐标,实现了结构光系统标定。4.构建三维空间物像关系,通过图像处理、特征提取、点云匹配等步骤获取被测物体深度信息,进而完成系统的三维重建。研究和实验结果表明,采用提出的系统标定方法能够构建操作简便,准确有效的大尺寸高精度结构光三维测量系统。