近年来,随着图像传感器技术及图像处理算法的日趋成熟,机器视觉检测技术在检测精度大幅提升的同时,其自动化检测生产线的成本大幅下降,这使得机器视觉检测技术在生产和生活的各个领域中得到广泛应用。但由于被检测物体种类丰富多样,表面特性变化多端,导致机器视觉缺陷检测技术在某些对光源要求严格的低适光性物体表面缺陷检测的应用中存在一定困难。为此,本文以高纹理物体表面和高反光曲面等低适光性表面为主要研究对象,设计了基于空间全角度扫描光源的缺陷检测系统,对低适光性表面缺陷检测进行了相关研究,主要研究内容如下:根据被检测物体表面三维结构的差异及表面缺陷对光照方向敏感的特性,对低适光性平面和低适光性曲面缺陷检测原理进行了研究,设计了系统检测方案,明确了检测系统的工作流程、照明方案、控制方案及图像处理算法框架,并对实验对象进行了详细的分析,确定了针对不同低适光性物体表面缺陷检测的技术方案。针对缺陷检测系统对照明光源入射角度的严格要求,设计了一种可提供空间各方位入射角度光束的全角度扫描光源,以LED发光单元为最小发光单位,设计了球面空间发光单元的均匀分布方案和空间全角度扫描光源的控制方案,并完成了检测系统软硬件平台的开发,搭建了空间全角度扫描光源缺陷检测系统实验平台。为得知空间全角度扫描光源系统中各LED单元的光源位置和主光轴方向等信息,建立了LED发光单元的锥形光照模型,研究了基于高反射球的位置标定方法和基于标准朗伯平面的主光轴标定方法,为提高主光轴方向标定精度,提出了一种基于朗伯平面双椭圆拟合的锥形光束主光轴标定方法,并对空间全角度扫描光源进行了测试,对缺陷检测系统的功能进行了验证。利用所搭建的空间全角度扫描光源缺陷检测系统实验平台,对高纹理平面和高反光曲面缺陷检测进行了相关研究,以具有特定方向磨削纹理的不锈钢压粉模具端面和具有喷砂纹理的黑色喷砂氧化铝板等高纹理表面为研究对象,设计了针对高纹理表面缺陷检测的系统照明方案,并开发了图像处理算法,实验结果表明,本文所提出的基于空间全角度扫描光源的缺陷检测方法对黑色喷砂氧化铝板缺陷的综合检出率可达94.7%,对高纹理表面缺陷检测的效果较常规光源检测有较大提升。以镀铝反射镜平凹柱面和轴承钢球面等高反光曲面为研究对象,设计了针对高反光曲面缺陷检测的系统照明方案,并开发了图像处理算法,实验结果表明,本文所提出的基于空间全角度扫描光源的缺陷检测方法对反射镜表面各类缺陷综合检出率可达97.9%,对钢球表面各类缺陷综合检出率可达96.1%,不仅可有效解决高反光曲面引起检测盲区问题,并对曲面各种微缺陷具有良好的检测能力。