摘 要: 光学三维测量具有非接触性、测量速度快、精度高等特点，在工业、生物医学、航空航天、娱乐影视等领域已获得广泛应用。进一步提高系统测量精度，成为人们追求的目标。测量系统中，照明光路的发散性会导致参考面条纹产生畸变，引入测量误差。针对该问题，本文提出了一种修正方法。分别在双光轴共面测量系统和双光轴异面测量系统中，针对条纹畸变问题建立新的模型，推导出光栅函数-相位-高度的修正关系式。通过调整投影仪投出的光场，使得参考平面呈现出标准的正弦性光场。对共面和异面测量系统分别采用软件仿真和实验测量，得到了较高测量精度，证明了该修正方法的可行性与有效性。55188

毕业论文关键词:光学测量，条纹畸变，三维面形测量，修正关系，三维码

Abstract：With the advantages of non-contact, high measurement speed and high precision, optical three-dimensional measurement has been widely applied to in industrial, biomedical, aerospace, entertainment et al.. Further precision improvement has always been the final goal. In measurement, fringe distortion is based on projection of the grating pattern which is produced by pergent illumination. This finally leads to the low of measurement accuracy. A correction method used for 3D shape measurement is proposed. Here an improved optical geometry is discussed, and a strict theoretical analysis about an improved phase-height mapping formula based on a new sinusoidal fringe patterns pre-corrected is proposed in this paper. The proposed method can decrease the error of the projected fringes effectively, and the better sinusoidal fringes can be achieved for improving the measurement precision. Computer simulations and experiment validate the feasibility of this method．  

Keywords: optical measurement, fringe distortion, three-dimensional shape measurement, correction relationship, three-dimensional code

目 录

1  前言 4

1.1  光学三维测量的研究背景 4

1.2  国内外光学三维测量的研究进展 4

1.3  三维测量的前景及意义 5

1.4  几种三维测量的方法 5

2  双光轴共面系统光栅投影条纹畸变的修正 7

2.1  测量原理 8

2.2  仿真与实验 10

2.3  本章小结 11

3  双光轴异面系统光栅投影条纹畸变的修正 11

3.1  测量原理 12

3.2  实验 15

3.3  本章小结 16

4  结论 17

参考文献 19

攻读学士学位期间作者发表的论文 20

致  谢 21

1  前言

1.1  光学三维测量的研究背景

社会生活在一个三维的空间中展开，因而在人类掌握探索世界的过程中，对三维空间准确详细的描述和把握显得十分重要。对三维信息的获取和处理技术体现了人类对客观世界的把握能力，因而在一定意义上，它是人类智慧的体现。

光学三维测量技术是涉及到图形图像处理、光电子学、计算机、信息处理等技术、并且与现代光学相结合发展起来的的现代测量技术，具有非接触、测量速度快、测量精度高的特点，是目前工程技术领域中获取物体三维数据采集的重要方法。它利用光学图像加载待测物体的信息，利用计算机图像处理完成待测物体的三维面形的重构，达到测量的需求。光电子技术的发展、高性能微处理器的推出、激光技术的成熟应用、光栅精密制造技术的提高不仅促使光学测量技术领域的飞快发展，而且为其应用前景的拓宽及普及奠定了坚实的基础。