为了实现逆向工程中对于中小型复杂几何形体大视场、高精度、低成本的完整测量,本文以图像处理和机器视觉理论为基础,采用结构光三维测量技术为主要手段,提出了一种由CCD摄像机、线激光投射器和两个数控回转台构成的大视场线结构光两轴测量系统。首先对该系统的工作原理、坐标转换模型以及标定等问题进行了深入的研究和探讨,然后通过测量实验与误差分析,证明了其具有较高的测量精度。本文的研究内容主要有以下几个方面:1.利用已有的线结构光传感器标定技术,建立了考虑畸变的摄像机透视成像模型,并实现了基于三坐标测量机与单齿靶标的系统内参数标定。2.建立了由二维摄像机像面坐标系向被测物体转台坐标系变换的数学模型,实现了二维到三维数据的转换。3.提出了基于标准球的系统外参数标定方法,即获取“共轭对”作为标定信息求解系统外参数的方法。利用标准球作为标定器具,通过控制两转台协同转动,使线结构光平面通过标准球球心,获取“共轭对”,利用多组“共轭对”求出系统模型中的未知参数,从而根据两个数控回转台分别转动的角度和CCD二维图像可获得线结构光平面上点的三维数据。4.在Windows XP系统平台上,运用Visual C++6.0软件开发环境,结合各硬件驱动程序开发了系统的标定测量控制软件,并进行了一系列的标定、测量实验。本文的创新之处在于提出了两转台协同转动的两轴结构光测量结构,以及从二维摄像机像面坐标系向三维被测物体转台坐标系变换的模型和获取“共轭对”标定系统外参数的方法。