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三维测量技术的发展起始于二十世纪50年代末期三坐标测量机的出现。三坐标测量机属于接触时三维测量技术，早期的三坐标测量机使用机械式测头，精度差，实用性不高。伴随着三坐标测量机的不断改进，三坐标测量机的精度也在不断提高，成本也在不断下降，其在工业中获得了广泛的应用。与此同时，非接触的光学三维测量技术也迅速发展起来。

随着二十世纪60年代以来激光技术的发明，以及后来电子技术的发展，激光测量技术从点结构光到线结构光、面结构光、测量目标从静态的点到动态的跟踪测量和三维立体测量领域，广泛应用于当今众多科研工程技术领域的三维测量。

综合来看，现有的三维测量技术可以分为接触式与非接触式两大类,并在此基础上还可以按照声、光、机、点、磁等方式做进一步细分，如图1-1。在实际应用中，各种三维测量技术各有优缺点。

1、接触式三维测量

三坐标测量机就是接触式测量技术的典型代表。三坐标测量机是典型的机电一体化设备。传统的三坐标测量仪大多采用机械探针等触发式测试头，一般由三个正交的直线运动轴构成，三个轴的位移测量系统（机械探针等触发式测试头）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量。英国Renishaw公司研制出一款可以以三种触发方式工作的测量仪，当采用电子机械开关触发方式时，精度可达微米级。接触式测量技术虽然在精度上是其他方法所不能替代的，然而由于其本身固有的缺陷也限制了其发展，如侧头与被测物基础会使柔软的被测物表面发生形变，侧头无法测量某些复杂表面的细微特征。此外，三坐标测量仪价格昂贵，对测量环境要求高，测量速度慢，测量数据密度低等也是制约它在三维测量中应用的原因。

2、非接触式三维测量

随着信息技术和光电技术的飞速发展，非接触式测量技术也引起了人们的重视并快速发展起来。非接触测量技术主要基于声、光、电磁等技术，其中计算机断层扫描、计算机双目视觉、激光测距、激光线结构光、光栅投影法等受到了广泛的应用。近年来，人们将更多的研究投入到了基于计算机视觉、采用光学方法的非接触式测量。按照照明方式划分可以分为主动式三维测量和被动式三维测量。被动式三维测量采用非结构光照明方式，以双目视觉测量为代表。

双目视觉是基于视差原理，由三角法原理进行三维信息的获取，即由两个摄像机的平面或单摄像机在不同位置的图像平面和被测物体之间构成一个三角形。已知两个摄像机之间的位置关系，通过双摄像机从不同角度同时获取被测物的两幅数字图像，或者单摄像机在不同时刻从不同角度获取被测物的两幅数字图像，便可以获得被测物的三维尺寸和位置。

被动式三维测量的方法精度低，计算量大，主要应用在精度要求不高的背景场合，例如对三维目标的识别、理解，以及用于位置和形态的分析。这种方法因为其简单的构造在无法采用结构光照明的情况下相比于主动式三维测量方式有着明显优势。

主动式三维测量采用了结构光照明方式。其中始于二十世纪70年代的结构光三维视觉测量方法以大量程、大视场、较高精度、光调图像易于提取、实时性强及主动受控等特点，近年来在工业环境中得到了广泛的应用。其中光栅投影法就是结构光三维视觉测量中的主要代表。

光栅投影法是近年来发展迅猛的一种主动式光学测量技术。因为其速度快、精度高，实用价值高，光栅投影法成为近年来三维测量领域的热点之一。光栅投影法以三角法为基础建构光学系统，以相位法为基础进行条纹图像处理，这也是本文主要讨论的方法。 (责任编辑：qin)