本论文内容是围绕国防基础研究项目"微小型构件内表面三维形貌检测技术研究"的工作而写的.针对构建基于结构光机器视觉检测技术的微小构件内表面三维形貌检测系统所涉及的关键技术,从理论、方法和实验上进行了较深入的研究和探讨,在结构光视觉传感探头的结构设计,圆结构光视觉检测系统的模型建模,结构光视觉图像处理,摄像机镜头畸变的标定,玻璃折射引起图像畸变的标定和整个系统的标定等方面完成了一系列工作,进行了实验论证.最终研制出一台检测系统样机,能够完成内部空间宽度为5~15mm,长度小于85mm的微小空间内表面的三维形貌检测任务.本文的主要内容有:1.对国内外内表面检测技术和研究动向做了充分的调研,确定了采用结构光机器视觉检测技术作为内表面检测技术,并论证了其可行性.2.检测系统结构设计和视觉传感探头结构设计.设计的圆结构光产生方法是与同类方法相比结构简单,易于实现,并且能保证传感探头的微小尺寸.3.建立了检测系统数学模型,并在此基础上对系统结构参数对测量结果的影响和传感探头灵敏度做了理论分析,结果为系统结构优化提供了依据.4.详细讨论了结构光视觉检测系统图像处理方法.分别从图像预处理,亚像素精度光条中心提取和亚像素精度边缘提取,图像特征分析三个方面做了深入研究.提出了一种阶跃型边缘轮廓的连续函数模型,和基于该模型的边缘提取方法,得到了高精度的图像处理数据.通过图像特征分析找出了自动辨别真假光条信息的方法,提高了系统的自动化.5.详细讨论了结构光视觉检测系统的标定方法.深入研究了摄像机镜头畸变的标定方法,并提出了一种基于交比不变性质的镜头径向畸变参数的标定方法;深入研究了玻璃的折射作用引起图像畸变的性质和标定方法,有效地提高了系统的精度;完成了对整个系统的标定.6.在理论和方法研究的基础上,构建了检测系统样机,并进行了测量实验.对不同内表面形状的微小构件的内表面进行了测量,并恢复了其内表面三维形貌.验证了测量系统的测量精度.并开发了测量软件系统,使整个测量系统能够自动、实时的进行微小构件内表面三维形貌检测.