微观形貌测量技术是了解表面构造、评定表面质量的主要技术手段。随着计算机技术和光学技术的发展,基于视觉的微观形貌测量技术有了巨大的进步,并具有非接触、测量速度快、精度高、易于在计算机控制下实现在线自动检测等优点。在实验室条件下对微观形貌的测量已进行了大量的深入研究并取得了显著的成果,但是在工程实践和工业应用中还有待进一步的研究。本文结合道路微观形貌测量系统的开发实践,对项目所涉及到的激光视觉三维检测系统中的系统建模、摄像机标定、图像特征分析提取、图像边缘检测和三维重构等关键技术进行深入的研究。首先深入分析和比较了结构光测量原理和双目立体视觉成像原理,研究视觉测量系统的模型及建模方法。基于三角测量原理,构建线结构光测量系统的双摄像机传感器成像的数学模型,通过融合双目摄像机测量特定匹配点技术,设计了一种简单、快速地获取待测物表面微观信息的激光视觉测量系统。其次分析2D平面靶标的摄像机标定方法,建立激光视觉测量系统的摄像机标定模型,提出了一种将靶标定位系统和三维建模的方式调整在同一个扫描平面上的基于共面靶标的传感器参数标定方法。然后利用CCD摄像机采集物体表面灰度图像,通过对灰度图像的预处理、图像特征分析与提取,基于曲面拟合算法完成对图像子像素边缘提取、角点分析与处理来恢复表面真实信息,采用小波变换方法推算出了物体表面的三维微观坐标,提出了一种表面微观形貌重建方法。最后通过实验验证表明,基于激光视觉的三维微观形貌检测系统是一种绝对误差较小、实用性强具有很好的应用价值。