本发明属于机器人视觉三维测量技术领域，并公开了一种双线阵结构光三维测量系统及其测量方法。该方法包括下列步骤：(a)激光在待测对象表面形成一条亮度不一的直线；(b)两个线阵相机拍摄步待测对象的直线，以此获得两个直线图像，确定直线上点P在两个直线图像上对应的点P1和P2的图像坐标；(c)将点P1和P2分别与各自对应的线阵相机的光心相连形成两条相交直线，计算交点坐标获得P点的坐标；(d)重复步骤(c)直至获得直线上所有点的坐标，改变待测对象的位置，以此改变直线在待测对象表面的位置，返回步骤(a)直至获得待测对象表面所有点的三维坐标。通过本发明，准确测量被测对象的三维坐标，不受被测对象表面质量影响。