三维测量技术是获取被测物体表面形貌特征的重要手段之一。近年来,随着计算机技术的发展,基于计算机视觉的三维测量方案以其非接触性、高精度以及高效率等特点被广泛应用于文物保护、工业测量以及医疗诊断等诸多领域。本文根据激光三角测量原理建立了旋转扫描线结构光三维测量系统,通过线结构光的扫描,采集被测物体表面轮廓的三维坐标信息,建立被测物体的三维数字模型,最终实现对其进行三维测量的目的。首先,通过分析多种不同的三维测量方案,本文采用旋转扫描的方式来获取被测物体表面轮廓信息,并且针对单目线结构光测量系统中普遍存在的检测盲区的问题,通过增加摄像机,组成双目线结构光视觉传感器,得到了被测物体表面完整的点云数据。此外,通过分析旋转扫描三维测量系统的数学模型,论文建立了摄像机平面与线结构光平面之间的转换关系,并根据系统标定实验,确定了视觉检测系统的内外参数。其次,针对采集到的线结构光光条图像,本文利用MATLAB软件对多种不同的光条中心线提取算法进行了仿真,对比各种算法的优缺点,提出一种基于结构光条纹方向场以及双线性插值法的线结构光光条亚像素中心提取算法,在保证光条中心线提取精度的同时,满足了系统实时性的要求。再次,由于系统采集到的点云数据具有数据量大、分布不均匀等特点,在依据这些点云数据建立被测物体的三维模型之前,本文首先利用滤波算法、点云精简算法对点云数据进行预处理,并通过建立点云数据的拓扑结构对算法进行了加速。在点云数据预处理的基础之上,论文还通过改进传统的ICP配准算法,对两个摄像机采集到的点云数据进行了融合,并最终通过曲面重建算法建立了被测物体的曲面模型。最终,通过搭建三维检测系统的硬件平台以及可视化软件的设计,本文实现了被测物体三维数字模型重建的目的,并在该数字模型的基础上完成了被测物体的三维测量,验证了本文提出的三维检测系统的可靠性。