随着我国制造业的快速发展,具有复杂曲面外形的产品得到了广泛的应用。这些产品的功能特性极大的依赖于曲面的制造精度,因此为了保证产品的功能特性,就需要对曲面进行高精度测量,综合评定曲面的制造精度。现如今,国内对于曲面的测量主要还是通过人工或者三坐标测量机进行接触式测量,测量效率较低,同时由于曲面形状的任意性也使得测量存在一定的限制。为此,本文以线结构光三维测量技术为基础,设计并实现了一套非接触式曲面测量系统,并对其中涉及的关键技术步骤进行研究。首先,本文针对常用的单目线结构光传感器在测量表面轮廓起伏变化较大的曲面时容易因为遮挡产生测量数据不完整的问题,引入了双目线结构光传感器,使用两个相机在不同视角下同时采集线结构光条纹图像,在一定程度上减小了遮挡产生的影响。其次,介绍了曲面测量系统的各部分组成和测量流程,完成了系统硬件实验平台的选型与搭建。基于张氏标定法实现了相机标定和线结构光平面标定的一体化,为后续获取三维数据打下了基础。针对曲面轮廓变化不规则导致的线结构光条纹形变较大、中心提取困难的问题,采用改进的灰度重心法提取光条纹中心,并与传统提取方法进行了实验对比,结果表明改进的灰度重心法对于光条纹的形状变化具有较强的鲁棒性,同时提取效率也能满足测量要求。再次,使用基于k-d tree加速的ICP算法实现了两个相机视角下的两组点云的快速配准与融合,针对融合后的点云中存在大量冗余点的问题,采用改进的包围盒算法对点云进行快速精简,获得了良好的精简效果,并在此基础上使用泊松曲面重建算法重建出了被测曲面的三维模型。最后,基于Visual Studio 2015平台,结合Qt、Open CV以及PCL开源库开发了测量系统的配套软件,并通过测量系统对具有复杂曲面外形的石膏模型进行了实际测量试验,验证了测量方法的可行性及有效性。