可以知道三维测量方法可以分为两个大类,即接触式和非接触式两种[7-8]:(1)接触式三维测量 接触式三维测量大部分指的是传统机械式测量方法,三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM,Coordinate Measuring Machine),CMM 是一种体积大并且检测精确的三坐标 测量仪器[9]。我们知道空间点可以构成任何物体的表面形状,所以为了完成对物体的几何表 面形状测量,可以通过对组成物体表面的空间点进行测量。根据以上原理,研发出了三坐标 测量仪:一种可以在三个相互垂直方向构成的三维空间移动的探测器,以接触式的方法来采集和传递信号,经过三个轴的数据处理系统最终计算出物体各点坐标( x,y,z )以及其他功能的测量仪器[4]。它以精密机械为基础,综合利用计算机、传感器、光学和数控等等较优技术, 能高精度地测量复杂三维工件的尺寸大小、形状种类和需测的相对位置等数据。78748

(2)非接触式三维测量 随着电子科学技术、半导体技术、计算机科学技术、传感技术、现代光学技术的广泛发

展应用,相对接触式测量方法,非接触式测量技术是而发展了起来。其测量原理基于光学原 理,因为具有非接触性、高效率、测量精度高、无损性、工作距离大等特性,而获得了在三 维测量领域中人们的重视。伴随人们的努力,非接触式三维测量技术得到了不断地完善与快 速发展。非接触式测量方法由图 1。1(a)可知:分为透射式与反射式两大类。透射式三维测 量技术主要指非光学类测量方法,如电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、超声波 等;反射式三维测量技术则是主要由非光学方法与光学方法组成。主要有声呐、雷达等非光学 方法。由于反射式的光学方法种类繁多,我们在下面对三维测量中反射式的光学方法进行细 分。

如图 1。1 (b),光学三维测量技术按照成像照明方式的不同,又可分为主动式三维测量 与被动式三维测量方法两大类[10-11]。主动式的三维测量方法(用附加光源)可以分成:飞行时 间法、激光雷达成像法、相干法、时空立体视觉法、三角测量法,其中相干光学三维测量方 法包括光学全息、散斑干涉、莫尔条纹等,三角测量法包括线扫描、光栅条纹投影法等;被 动式的三维测量方法(不用附加光源)可以分成:立体视觉和基于运动的、纹理、明暗、离焦 的形状复变(Shape from X)[4]。论文网

现在可以知道:基于条纹光栅投影的光学三维测量方法是主动式的三角测量法中的一种。 基于条纹光栅投影的光学三维测量技术的基本原理如下:投影仪投出具有一定相位、周期变化 的条纹光栅到被测物体,条纹光栅经过被测物体的高度调制成变形光栅条纹,由摄像机捕捉 具有变形光栅条纹的图像,经图像处理可获取光栅条纹的相位信息,根据前期标定出的空间 坐标以及三维高度计算方法计算出物体的三维高度[4]。目前,条纹光栅投影光学三维测量法 的主要方法有小波变化轮廓术(WTP : wavelet Transform Profilometry)[12]、相移测量轮廓术 (PSP : Phase shining Profilometry)[13] 、 傅 里 叶 变 换 轮 廓 术 (FTP : Fourier Transform Pronlometry)[14]、莫尔条纹轮廓术( MFP : Moire Fringe Pronlometry)[15]、彩色编码投影法( CFP : color-coded Fringe Projection )[16-17]。其中, PSP 和 FTP 为最常用的条纹光栅投影光学三维测 量方法。

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