自上世纪70年代以来,光学三维测量技术以其高精度、高效率的优点在工业生产的许多领域得到广泛应用。随着激光技术、数字图像处理技术以及计算机技术的发展,光学非接触式表面三维测量在三维测量领域占据越来越高的地位。在工业生产中存在许多类似金属表面的反射面,照在这种反射面上的反射光随角度变化非常剧烈,在不同角度捕捉到的反射光会有明显差异,在某些反射强烈的位置甚至造成无法用于测量的情况。此外,使用同一参数来对图像进行匹配或处理时,如果遇到反射率和反射性能差别较大的材料同时出现的情况,测量结果精度会比较差。因此如何测量高反表面的三维形貌成为一个重要课题。本课题组提出一种基于形成多次反射成像的结构光三维测量方法以及仪器标定方法。此方法通过建立多次反射像对应点的图像坐标与空间坐标的关系来解算结构光像点的空间坐标,用来在一定程度上克服结构光在测量高反表面时遇到的亮度反差大和高反问题。本文的主要研究内容如下:1.结构光三维测量是现阶段光学三维测量采用的主流方法,本文对现阶段结构光三维测量涉及的相机的基础知识,以及结构光三维测量的主要方法和原理等方面作了大概的介绍;2.在结构光测量过程中会涉及到一个关键步骤——中心线提取。本文对现阶段被广泛采用的几种提取中心线的方法作了介绍,并根据本文研究过程中的对象和条件选出其中最适用且高效的方法用于实验;3.在本课题组提出的一种基于半反半透镜和反射镜形成多次反射像的结构光三维重建装置及方法的基础上,对标定和计算方法加以改进,并对不同材料进行定量测量,初步确定了本方法的测量精度和范围;实验表明,该方法在一定程度上克服了用结构光来测量高反表面时遇到的亮度反差大和高反问题,同时能满足工程上简便和低成本的要求。其测量精度在本文实验平台上达到0.1mm以内,并且测量物体间相对高差的重复精度达到10μm。