1.2  光学三维测量的研究进展

采用光学技术快速准确地获取物体三维信息具有十分重要的应用价值，在实物仿真、航空制造、文物保护、生物医学等许多领域都有着广泛应用前景[1-3]，因此一直是当今世界研究的热门课题。

目前，挪威、美国、法国、日本等国在该测量领域提出了许多新的测量技术，我国在这一领域也有一定程度的研究成果。西安交通大学信息机电研究所和模具与塑性加工研究所共同在逆向工程设计、三维数字化检测技术方面进行了大量研究，在三维数字化技术的三维实体数字扫描、三维机械和模具设计、三维检测技术方面的研究处于国内外领先水平。 四川大学的三维光电技术研究所在复杂形体三维测量技术上取得多项具有自主知识产权的创新性成果，拥有多项国家专利，研发成功多种光电三维传感高科技产品。

近年来，计算机技术的迅速发展推动了三维数字化技术的逐步成熟和完善，三维数字化信息获取与处理技术以各种不同的风貌与特色进入到各个不同领域之中，并在各行各业迅速发展。2012年，美国爱荷华大学在国家能源部艾米实验室科学家的帮助下，把原子力显微技术应用到光学显微上，提出测量单个生物分子的三维测量方法，其精度达到纳米级别。该测量技术给医疗和科研人员带来极大的便利。该技术不仅促进了生物物理学的研究，而且有极大的商业化潜力。

在现代技术中，以三维测量原理和技术依托的三维扫描仪，测量精度和测量速度不断提升，且其测量体积不断减小，但目前成本较高，且三维扫描仪技术多为美国、日本等国家垄断。

在获取三维形貌信息的过程中，数据获取的速度和准确度一直是测量领域的一个难题。传统的坐标测量机具有很高的精度，但是在测量速度和测量范围上受到一定的限制。后来德国出现了可移动的光栅投影测量设备，测量速度上有很大提高，精度也基本满足制造业产品开发需求。目前此类的高端产品基被德国、美国等发达国家垄断。国内在提高测量精度方面基本还是以投影系统、成像系统的校正为主要手段。源.自|优尔,:论`文'网www.youerw.com

1.3  三维测量的前景及意义

  三维测量因为其本身的优势特点，在各个领域得到高度关注，许多学者也进行了相关的研究[4-7]。最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，三维扫描设备也逐渐商业化。三维激光扫描仪的巨大优势在于通过建立数学模型，就可直接获得高精度的扫描点云数据。这样一来高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现成为可能。因此，三维激光扫描技术已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、工业测量、现代医学、数字城市地形可视化、模型制造业等领域有广泛的应用[8,9]。具体如下：

(1)古文物保护方面：利用光学三维测量技术，可以对古建筑物内部及外观的测量保真、古迹（古器件、雕像等）的保护测量、古文物修复，古建筑资料保存，遗址测绘，现场保护性影像记录。

(2)结构测量方面：桥梁、河道、沟渠、水坝以及电站的构造、测量。水库、铁轨等的开发设计。

(3)工业产品设计：大批生产石膏、雕像，赝品仿真，模型设计。

(4)娱乐业：为电影中演员的动作设计和电影的特殊场景设计，3D游戏的开发，构建虚拟数字博物馆，虚拟指导地图。 

1.4  几种三维测量的方法

应用需求对三维信息获取精度和速度的要求也越来越高，而信息技术的高速发展为满足这种应用需求提供了丰富的实现手段。基于条纹投影的形貌测量是近年来快速发展的一种重要方法。