本文提出用一种新型的无衍射光—无衍射结构光作为入射光进行物体表面形貌的三角测量。这种新型光束不仅具有传统无衍射光的特点,且光斑为线性结构。它为表面形貌测量提供了一种优良的光源,使测量系统能同时满足测量范围大,分辨率高和测量速度快的要求。基于这种光源的测量系统可用于快速测量大型工件三维表面形貌,如汽车车身、飞机构件等;也可用在数控机床中,作为反求工程中的快速测量系统。本文围绕无衍射结构光的特性、激光三角测量原理和方法、摄像机定标以及图像预处理等进行了研究,主要工作和创新如下:论述了物体表面形貌的多种测量方法并对其进行分析比较。论证了无衍射光束三角测量的原理和方法以及无衍射结构光三角测量的原理和方法,最终确定以无衍射结构光代替传统高斯光作为激光三角测量的入射光,解决了传统激光三角测量无法同时满足高分辨率、高精度与大测量范围要求的问题。由于无需调焦机构,系统具有结构简单、测量速度快的特点。文中给出了实验装置和对应的实验结果。提出了图像预处理的方法。本文采用CCD摄像机进行图像采集,并利用Matlab软件的图像处理功能对采集的图像文件进行了去噪、增强对比度等处理,提高了图像质量。提出了一种两阶段的摄像机定标方法。该方法通过空间坐标变换,方便地求出摄像机的内外参数,从而获得被测物体的三维信息。模拟实验表明:定标所得的内外参数与真实值非常接近,满足高精度测量的要求。