关于光学三维测量第1页，共20页，星期日，2025年，2月5日光学三维测量三维测量技术大体分为接触式与非接触式两类接触式测量基本上在坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine，CMM)上进行。坐标测量机是一种大型精密的三坐标测量仪器，可以对具有复杂形状的工件的空间尺寸进行测量。非接触式测量技术基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。第2页，共20页，星期日，2025年，2月5日光学三维测量光学测量是光电技术与机械测量结合的一门研究。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。第3页，共20页，星期日，2025年，2月5日光学三维测量随着现代检测技术的进步，三维测量技术逐步成为人们的研究重点，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，使得光学式三维测量技术得到广泛的应用。第4页，共20页，星期日，2025年，2月5日光学非接触式三维测量技术光学式非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式两大类。被动式是在自然光(包括室内可控照明光)条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。主动式是利用特殊的受控光源(称为主动光源)照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的)获取景物的三维信息。第5页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术光栅投影三维测量技术是一种主动式非接触三维测量技术。光栅投影三维测量技术以现代光学为基础，融光电子学、图像图形处理、计算机控制、机器视觉等技术为一体，在工业生产控制与检测、机器人视觉、空间遥感、医学诊断以及社会安全等诸多领域具有广泛的应用前景。它的基本原理是用计算机产生正弦投影条纹，经数字投影仪投射到物体表面，条纹经物体表面调制产生变形，用CCD摄像机将变形条纹拍摄下来，再利用计算机进行相位场提取、相位恢复，得到绝对相位值，最后经系统标定、坐标变换可得物体表面的三维数据。第6页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术第7页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术摄像机和光栅投影相关参数：光心Op和Oc、两光心之间的距离成像平面和投影光栅摄像机坐标、参考坐标PP，Ph第8页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术Ph在未放置物体时，假设由投影仪射出的一束光线投射于参考面上的Ｂ点；当放置被测物体后，该入射光线的投射点变为物面上的Ｐ点。从摄像机的角度观察，被物面进行高度调制后，光线从原Ｂ点移至Ａ点。可理解为线段ＡＢ中带有ＰＰ’的高度信息，只要能够从摄像机所拍摄的图像中解算出高度ＰＰ’，并将该过摆扩展到整个Ｘ－Ｙ平面上所有的点，即可得到高度矩阵h[x,y]第9页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术摄像机和光栅投影相关参数：根据相似三角形原理式中公点B到点A的位移可以通过被调制光栅图像的相位来求得。当原参考面上的B点变为A点时，相应地，B点对应光栅条纹的相位也变为A点处的相位。位移BA包含了包含了物体表面上点Ｐ的高度信息（即ＰＰ），BA可以通过下式求得Phl-h第10页，共20页，星期日，2025年，2月5日数字光栅投影技术原理摄像机和光栅投影相关参数：Phl-h所以相位重建方法恢复绝对相位第11页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术软件系统组成：第12页，共20页，星期日，2025年，2月5日
光栅投影三维测量技术存在的问题目前，仍存在以下几个问题:1）阴影和盲区问题测量受被测物表面散射特性的限制，必须满足“光线所及（光线能照到)和视线所及(能被观察到)”两个条件，对于光线不可及或视线不可及的地方，形状测量则无法实现，出现阴影和盲区问题。2）表面不连续问题当表面不连续时，条纹相对级次不确定，就会造成解调相位不准确。第13页，共20页，星期日，2025年，2月5日光栅投影三维测量技术存在的问题3）图像的预处理4）相位去包裹通过相移