视觉测量已成为工业自动化发展的关键因素之一。在许多视觉测量方法中,结构光视觉测量方法因其测量范围广,无接触,速度快和精度高已成为工业环境中使用最广泛的方法之一。线结构光光平面的求解在对线结构光视觉测量技术的质量乃至于整个标定校准算法的性能有着至关重要的影响。本文结合当前线结构光测量的应用研究,考虑当前线结构光测量在工业生产中的一些实际问题,提出适用于复杂工业环境下线结构光标定方法。在复杂工业环境下,由于标定物不便移动,需要用尽可能少的图像对目标完成标定。三维靶标法仅需一幅图像便可完成整个标定过程,且具有一定的标定精度,能够满足复杂的光照条件下的标定要求,因此被选为本文的重点研究对象。传统的三维靶标生产成本和工艺要求较高。三维圆柱制造过程相对简单且几何特性特殊,另外圆柱靶标在复杂环境中对特征点和轮廓特征的要求不高,因此本文选择单圆柱作为三维靶标。本文主要内容包括:(1)工业生产讲究实时性,传统线结构光测量过于强调标定精度而忽略了工业生产效率。为了快速、准确地校正单圆柱靶标下线结构光的光平面方程,本文提出一种基于单圆柱靶标的线结构光视觉传感器的标定方法。利用透视投影模型的原理,建立了由线结构光与圆柱靶标相交形成的空间椭圆相应图像的关系方程,估算出光平面的外部参数,并计算出光平面方程。通过物理实验与平面靶标的光平面标定方法对比,验证了光平面方法的有效性。(2)传统线结构光测量需要拍摄多幅图片进行摄像机标定,这不适用于复杂的工业背景。为改善以上缺陷,本文提出一种基于单圆柱靶标结构光视觉测量系统的完全标定方法。利用摄像机捕获的圆柱图片的几何特性以及空间椭圆投影性质,将摄像机标定与线结构光标定相互结合。充分利用圆柱的几何性质,求得摄像机的内部参数。对图形畸变校正后,将获得的结构光条进行椭圆拟合,根据空间椭圆锥的投影为标准圆形求得线结构光平面方程。(3)为验证本课题所研究测量方法的可行性,针对单圆柱靶标提出并设计了物理实验与仿真实验。所设计的线结构光测量系统仅需要一台摄像机,一个结构光投射器以及一个圆柱靶标。实验结果表明提出的标定新方法在测量距离约为1100mm时距离的均方根误差为0.070mm。说明该方法可以达到一般工业要求的校准精度和测量精度,能够满足一般工业环境的三维测量技术的要求,同时极大的简化了完整标定的算法步骤。