结构光三维扫描技术虽然简单，但在实际使用过程中还有很多可以优化的地 方，目前的主要研究方向在相机标定方法的优化和采集性能的提升上。

1 标定方法

三维结构光扫描系统中摄像机的标定方法对结果有很大影响，摄像机标定实 质上是确定摄像机内外参数的一个过程，在这个过程中如何通过较少的已知信息 得到比较精确地标定，同时还要考虑到畸变的误差，是衡量标定方法优劣的重要 指标。目前业界较好的标定方法有张正友标定法[1]，基于平面标靶的线结构光三 维传感器扫描方向标定法[2]等。75288

目前广泛应用的属张正友标定法，张正友标定法是指张正友教授于1998年提 出的单平面棋盘格的摄像机标定方法。张氏标定法已经被广泛应用于各种工程技 术环境中。张正有标定法具有很高的精度，标定时不需要特殊的标定物，只需要 一张棋盘格作为参考，提取特征点如角点等，估算理想无畸变的情况下，五个内 参和所有外参；应用最小二乘法估计实际存在径向畸变下的畸变系数，通过极大 似然法，优化估计，提升估计精度。最终获得具有高估计精度的五个内参，三个参和两个畸变系数。利用这些信息，就可以进行畸变矫正、图像校正和最终的三 维信息恢复。

2 采集性能

三维结构光扫描系统对实时性要求较高，扫描过程中的数据单位为图片，因 此数据量大，计算密集，计算性能要求高。业界在对三维结构光扫描性能提升的 研究中，主要采用的方法有图像主动线索提取技术[3]，编码方式的优化[4]，如格 雷码[5]等。论文网

(1)图像主动线索特征提取技术：

其主要内容是按照投影图案的编码方式，对扫描到的图片进行解码和分析， 从中主动获取线索，得到投影图案点和像素间的对应关系。亚像素级精度的解码 分为确定图像中黑白条纹亚像素级边界和得到条纹图像各个坐标对应的亚像素 级黑白条纹边界两个步骤来进行解码的[3]。

(2)条纹投影格雷码法：

格雷码是由贝尔实验室的Frank Gray提出的一种编码方式，在三维形貌测量 系统中，格雷码能很好地提高被测物的空间分辨率。目前前沿的彩色格雷码技术， 更是能显著提高测量速度[4]。

1。3 发展前景

结构光三维扫描技术由于其原理简单，高精度，非接触等优点，被广泛应用 于各个领域中。目前发展迅速的领域主要有结构光人体三维重建[6,7,8]，结构光面 部三维重建技术[9]，可移动式三维扫描技术[10]，三维表面缺陷检测[11]，路面车辙 检测[12]，高速三维形貌测量[13]，水下三维重建技术[14]等等。 (1)人体三维测量技术： 人体三维测量技术是当下三维重构领域一个热门的分支，伴随着近期出现的虚拟

现实技术，有着广阔的发展前景。由于人体结构的复杂性，人体三维测量技术不 仅对测量精度要求较高，测量数据量也较大，测量难度较高，这些都是制约人体 三维测量技术发展重要因素[7]。

(2)三维缺陷检测技术：

三维缺陷检测技术也是当前一个热门的研究方向，当前的工程技术环境中对制造 精度要求越来越高，一种快速高效的缺陷检测技术能够极大的提高生产效率，而三维缺陷检测技术因为其非接触性，和高效性，在缺陷检测中得到了广泛的应用。 通过三维缺陷检测与计算机软件的结合，目前已经能够实现自动化缺陷检测，极 大地降低了劳动成本[11]。

(3)水下三维重建技术：

水下三维重建技术是为了解决不适宜人类工作的复杂海洋环境的探测和研究场 景而产生的。目前，水下目标的探测技术已经成为海洋技术中重要的一项，传统 水下探测一般是以声学探测为主，但声学本身并不能满足实时高精度的探测要 求，因此当下以光电技术为基础的水下探测技术逐渐成为当前水下探测的研究重 点内容。包括线激光扫描探测技术，条纹管成像技术等[14]。