线结构光三维形貌测量由于抗干扰能力强、非接触、测量分辨率高等特性被广泛应用于工业测量中。近年来随着半导体产业的高速发展,半导体元器件等小型工件被大量制造并应用于各种精密仪器之中,在高放大倍率下对小型工件进行精确三维测量的需求也随之增加。高放大倍率意味着更小的视场,由于景深与系统放大倍率负相关,近景测量中的被测物只有在很小范围内能够清晰成像,景深范围外的部分将产生虚焦现象,许多特征信息因此而缺失,严重影响测量精度。在摄影领域中,当相机满足聚焦平面、透镜主平面和像平面相交的交线条件时,聚焦平面上任何位置能够清晰成像。在线结构光测量中,若令光平面与聚焦平面重合,能够很大程度上扩展成像系统的景深范围。本文在交线条件与结构光测量技术的基础上,建立了传感器的测量模型,分析并优化了结构参数布局,根据该模型搭建了线结构光传感器并编写配套算法以验证本文理论的可行性与正确性。本文的主要研究内容与成果如下:概述了交线条件扩展线结构光成像系统景深的原理,推导了在交线条件下结构参数之间的相互约束关系,给出了在成像系统失焦时通过聚焦控制使成像系统重新聚焦的方法。将交线条件与激光三角法结合建立传感器理想测量模型,在薄透镜模型基础上代入了透镜厚度,建立了厚透镜理想测量模型,并对物像坐标转换公式进行了详细的推导。通过MATLAB分析结构参数和成像位置对传感器成像放大率和灵敏度的影响,确定传感器结构参数的最佳布局。在实际测量中,传感器搭建过程中各器件所在平面由于安装误差的影响偏离了预期位置而不满足交线条件,从而造成最后计算结果的偏差。本文对各平面偏移的方式进行分析,将平面偏移概括为多个基本空间运动的合成,并将这些偏移作为参数代入测量模型中。在图像算法部分,本文提出一种自适应滤波对亮度较低的条纹图像进行去噪和增强,将DBSCAN聚类算法结合steger算法提取条纹中心点并消去提取过程中产生的冗余点。根据测量模型建立物点与像点之间的单应关系,通过非线性优化完成了对结构参数的标定。根据测量模型搭建线结构光视觉传感器,并对系统结构参数进行标定,通过对标准件的测量来确定传感器的测量误差,对小型工件的表面形貌特征进行测量以验证本文理论的合理性。