近年来,三维影像测量技术已成为现代工业测量领域的研究热点。本文分析了基于远心光学系统的测量原理,研究了基于双远心光学系统的三维测量方法,建立了三维测量系统,设计了三维测量方案,验证了基于双远心光学系统的三维测量的结果。具体完成工作如下:1)提出一种基于双远心光学系统的三维测量方法,建立了单相机系统模型。针对系统的图像预处理方法进行研究,设计了系统测量软件;为提高测量稳定性,改进了质心法中线提取算法,并利用Matlab实现三角剖分重构。仿真结果表明,改进算法与Hessian矩阵法相比,中线定位误差限制在一个像素内,处理时长缩短了约三分之一,仿真并实验对比不同点云密度的重构效果,可以满足测量要求,该系统相对传统三角测量法,具有计算快捷、准确的特点;2)在新系统三维测量实验中,以一个低畸变的远心镜头作为接收部件,应用635nm波长的线激光作为标示光,通过载物台旋转完成物件的三维扫描测量。分别选择了圆柱和球体进行多次测量,并进行误差拟合标定,从测量数据恢复结果看,新系统比传统视觉测量系统具有线性好、误差补偿畸变小的优点,在较大的测量视场中测量精度仍可达到0.1mm,进行系统误差补偿后,理论上的单点测量误差可以提高一个数量级,可用于精密微小零部件的快速测量;3)分析了一种双相机测量方案。该方案由两个光轴相互垂直的双远心镜头直接形成一个标准笛卡尔坐标系,当工件绕特定轴旋转或激光多维扫描时,空间点位置可直接获得,理论分析表明,该系统可进一步提高三维测量的精度、速度和可靠性。