面结构光三维测量系统的精度研究
结构光三维测量系统精度分析及验证
结构光三维测量系统精度分析及验证范生宏;刘昌儒;亓晓彤;曹冬雨;张丽华;吴亚军;王孟【摘要】文中建立了结构光测量系统数学模型，并分析了结构光测量精度的影响因素。
同时在结构光光条图像处理中改进了原有方法，使用了一种新的快速光条中心提取算法。
文章通过设计标准板进行了精度检测实验，分析了系统对标准宽度和深度的测量精度。
实验结果表明，该测量方法对深度的检测精度优于0.2 mm，对宽度的检测精度优于0.3 mm，可以满足亚毫米级微小变形检测的精度要求，是一种有效的微小变形检测和三维测量方法。
%The mathematical model of structure light measurement system is established, and the factors influencing the measurement accuracy are analyzed. At the same time, a fast new light strip center edge extraction algorithm is used in the image processing method, which improves the extraction accuracy distinctly. The accuracy testing experiments are designed and analyzed by standard plate. The experimental results show that the measurement accuracy of this method is better than that of 0.2mm and 0.3mm, and reached in the detection depth and width on the regular groove, which can fully meet the requirements of sub-millimeter small deformation detection accuracy. It is an effective detection method.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P52-56)【关键词】结构光;微小变形;标定;精度分析;验证【作者】范生宏;刘昌儒;亓晓彤;曹冬雨;张丽华;吴亚军;王孟【作者单位】中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083;中国地质大学北京土地科学与技术学院，北京 100083;北京控制工程研究所，北京 100190;北京控制工程研究所，北京 100190;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京100083;中国矿业大学北京地球科学与测绘工程学院，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TP391现代工业制造已经得到了飞速发展，同时对工业精密测量技术提出了新的要求。
面结构光法
面结构光法
面结构光法是一种基于图像处理技术的三维形状测量方法，其原
理是利用光线在物体表面的反射和折射来获取物体表面的形状信息。
该方法通过将光源和相机固定在一定的位置和角度，对物体进行非接
触式扫描，得到一组二维图像，并通过图像匹配和三角测量等技术方法，计算出物体表面的三维坐标信息。
面结构光法可以应用于工业、医疗、文化遗产等多个领域，例如
在工业领域中，可以用于零件的尺寸测量和表面缺陷检测等方面。
在
医学领域中，可以用于牙齿和骨骼的形状分析和重构等研究。
在文化
遗产领域中，可以用于古建筑和文物的保护和修复等方面的研究。
由于面结构光法具有无接触、高精度和非破坏性等优点，近年来
得到了广泛的应用和研究。
同时，随着计算机硬件和软件的不断发展，面结构光法在成像速度和图像处理方面也得到了不断提升和改善，为
其更广泛的应用提供了有力的支持。
面结构光三维系统相位测量精度研究
摘要随着光学三维传感技术的广泛应用，其精度要求也日益变得苛刻。
面结构光三维测量技术以其高速、高精度、非接触等优点备受关注，它是一种主动的非相干光学三维传感技术。
面结构光三维测量技术是通过向物体投射面结构光，然后获取被待测物体表面三维面形调制后的图像，解调出待测物体的相位信息，最后通过相位与高度关系可以得到物体表面的三维形貌数据。
相位测量的精度直接影响物体重建面形的测量精度，因此相位精度问题是面结构光三维测量中的关键问题之一，是研究热点与难点。
本文主要围绕相位测量轮廓术与相位测量偏折术的高精度测量展开研究。
论文的主要研究内容包括：1.面结构光三维测量系统相位精度影响因素分析；阐述了相位测量轮廓术与相位测量偏折术这两种测量技术的基本原理、相位解调算法、相位展开算法以及高度重建算法等，分析了面结构光三维测量相位测量精度的影响因素，主要包括：相位解调算法与相位展开算法等导致的噪声问题、系统的随机噪声、由于相位测量轮廓术系统中其他点的镜面分量引起的多次反射问题、系统非线性Gamma效应引起的相位非线性误差等。
这些因素将导致相位测量不准确，降低测量精度。
2.面结构光三维测量中多次反射消除方法的研究分析；研究分析了相位测量轮廓术中存在的多次反射问题。
首先分析了相位测量轮廓术中多次反射问题存在的原因与影响，采用基于高频编码正弦条纹的方法，将相位误差降低了1.3倍，减小了相位测量轮廓术测量系统中多次反射对相位的影响，提高了相位测量精度。
3.面结构光三维测量中非线性误差的消除；本文着重阐述了系统非线性Gamma效应对相位测量精度的影响，并分析比较了相位测量轮廓术与相位测量偏折术中非线性的差异。
分析了预先畸变条纹补偿法与基于三次样条插值的光强补偿法两种方法，基于此提出一种基于线性拟合的相位误差补偿方法。
通过仿真与实验结果分析，证明了该方法的有效性与可靠性，该方法将非线性相位误差降低了20倍。
此外，本文还将几种补偿方法进行了实验分析对比，实验结果表明：基于三次样条插值的光强补偿法补偿效果最差，非线性相位误差降低了5倍，本论文提出的方法补偿效果最佳，大大降低了非线性相位误差。
结构光对物体的轮廓的三维测量(最全版)PTT文档
论文的作用和目的
本文对结构光测量技术进行研究，并 阐述其基本原理和关键技术 。就利用 结构三维测量技术对物体的三维轮廓进 行了深入研究，用计算机设计好的正弦 光栅投影到参考面和被测物体表面上， 由照相机获取参考面和被测物体表面的 变形图纹，通过图像预处理、相位主值 计算、相位展开、系统标定、三维数据 计算等技术最后通过Matlab软件得到被 测物体表面的三维轮廓。
随着现代制造业的快速发展，航空航天、汽车等大型制造业对质量控制提出了更高的要求，且由于这些行业的产品一般大而重，往往 需要将质量问题在现场实时解决。 首先用计算机设计好的正弦光栅投影到参考面和被测物体表面上，用照相机获取参考面和被测物体表面的变形条纹如下图 本实验是根据结构光法测量原理对物体的三维轮廓进行测量。 得到参考面和被测物体表面条纹图后，经过图像处理，利用FTP方法计算被测物体和参考面的相位差，最后进行相位展开，得到展开 后的相位差分布如下图，图（a）为折叠相位图（b）为相位展开后的结构 本文对结构光测量技术进行研究，并阐述其基本原理和关键技术 。 由于三维测量的复杂性和特殊性，一直是科技界努力突破的技术难题。 正是基于这种需求，近20年来各种便携式光学三维测量技术相继问世，其中结构光三维测量技术由于具有便携性强、测量速度快、测 量精度高等优点，已成为目前使用最为广泛的一种三维测量技术。
结构光三维测量系统建模与标定技术的研究的开题报告
结构光三维测量系统建模与标定技术的研究的开题报告一、选题背景随着3D打印、工业制造、计算机视觉等技术的快速发展，3D测量技术也变得越来越重要。
而结构光三维测量技术是一种非接触式、高精度的3D测量方法，已广泛应用于工业制造、精密加工、医疗、文化遗产保护等领域。
在结构光三维测量系统中，建模和标定是关键技术之一。
建模技术用于提取物体表面的三维几何形状信息，标定技术则用于校正系统误差，提高测量精度。
因此，研究结构光三维测量系统建模和标定技术，对于提高结构光三维测量技术的精度和可靠性具有重要意义。
二、研究目的与意义本研究旨在探索结构光三维测量系统建模与标定技术，具体包括以下几个方面：1.研究结构光三维测量系统的工作原理和测量误差来源，建立系统误差模型，定量分析误差来源。
2.针对系统误差，研究建模技术，提出细分光栅、拟合曲面等方法，对物体进行三维重建和表面拟合。
3.研究标定技术，提出基于多个平面标定板的标定方法，实现系统的精确校准，并对系统进行误差分析和校正。
通过上述工作，可实现结构光三维测量系统的精确测量，提高测量精度和可靠性，为工业制造、精密加工、医疗、文化遗产保护等领域提供有效的技术支持。
三、拟解决的问题1.当前结构光三维测量技术存在精度不高、测量误差较大等问题，不能满足高精度测量的需求。
2.目前结构光三维测量系统建模和标定技术不够完善，需要进一步深化研究。
3.缺乏有效的标定方法，导致系统误差无法得到有效减小。
四、研究内容与方法1.系统分析结构光三维测量系统的工作原理和测量误差来源，建立系统误差模型。
2.针对系统误差，研究建模技术，提出细分光栅、拟合曲面等方法，对物体进行三维重建和表面拟合。
3.研究标定技术，提出基于多个平面标定板的标定方法，实现系统的精确校准。
4.实验验证研究方法的有效性与可行性。
五、预期成果1.研究结构光三维测量系统建模与标定技术，提出细分光栅、拟合曲面等方法，实现对物体表面的三维几何形状信息的提取和表面拟合。
基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究
基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究一、本文概述随着计算机视觉和光电技术的快速发展，三维测量技术在许多领域，如工业制造、生物医学、文化遗产保护以及虚拟现实等，都展现出了巨大的应用潜力。
其中，基于数字光栅投影的结构光三维测量技术以其高精度、高效率、非接触性等优点，成为了研究的热点。
本文旨在深入探讨这种技术的原理、系统构成以及在实际应用中的优势和挑战，以期为相关领域的科研和工程实践提供理论支持和实践指导。
本文将详细介绍基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的基本原理，包括数字光栅投影的原理、结构光的生成与编码、以及相机与投影仪的标定等。
文章将构建一个完整的结构光三维测量系统，包括硬件选择和配置、软件系统设计和实现等，并对系统的性能进行评估。
本文还将探讨该技术在不同应用场景下的适用性和限制，如动态物体的测量、复杂表面的处理等。
本文将总结基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的发展趋势和前景，分析当前存在的技术瓶颈和挑战，并提出相应的解决方案。
通过本文的研究，期望能为结构光三维测量技术的进一步发展和应用提供有益的参考和启示。
二、结构光三维测量技术基础结构光三维测量技术是一种非接触式的三维重建方法，它利用结构光编码和解码的原理，通过对物体表面投射特定的光栅条纹，结合摄像机获取的图像信息，实现物体表面的三维形态重建。
结构光三维测量技术以其高精度、高效率、易操作等优点，在机器视觉、逆向工程、质量检测等领域得到了广泛的应用。
结构光三维测量技术的基本原理是将特定的光栅条纹投影到物体表面，这些条纹在物体表面形成特定的变形。
摄像机捕捉到变形后的条纹图像后，通过解码算法提取出条纹的变形信息，进而恢复出物体表面的三维形态。
其中，光栅条纹的生成和投影是结构光三维测量的关键步骤，常见的光栅条纹有正弦条纹、二值条纹等。
在结构光三维测量系统中，摄像机和投影仪是两个核心组件。
摄像机负责捕捉投影到物体表面的条纹图像，而投影仪则负责生成并投影光栅条纹。
面结构光三维测量的原理
面结构光三维测量的原理面结构光三维测量是一种常用的非接触式三维测量方法，可以通过投射结构光对被测物体进行三维重建。
其原理基于三角测量原理和结构光原理。
首先，我们来看三角测量原理。
三角测量是利用三角形的几何关系来测量物体的位置、距离和形状的方法。
在面结构光三维测量中，主要使用的是空间三角测量，即通过计算被测物体表面上的某一点在相机和投影仪之间形成的三角形，从而求解出该点在空间中的坐标。
其次，结构光原理也是面结构光三维测量的基础。
结构光是指将光源发出的光束经过特殊处理（例如透镜、投影仪等），在被测物体表面上形成一定的光模式。
这个光模式可以是条纹、点阵等。
当这些光模式照射到被测物体表面上时，会发生光的反射、散射和折射等现象，形成一系列特定的影像。
通过对这些影像进行分析处理，就可以得到被测物体表面上各点的三维坐标信息。
基于以上两个原理，面结构光三维测量通常可以分为三个步骤：投影、成像和三维重建。
在投影阶段，投影仪将事先计算好的结构光模式投射在被测物体表面上。
这些结构光模式可以是一组条纹、点阵或者其他形式的光模式。
在投影过程中，需要注意光源、投影仪和被测物体之间的相对位置关系，以及选用适当的光源和投影仪。
在成像阶段，使用相机对投影在被测物体表面上的结构光进行拍摄。
相机接收到被测物体上反射、散射或折射的结构光，将其转换为数字图像。
在三维重建阶段，通过对拍摄到的图像进行处理，可以恢复出被测物体表面上各点的三维坐标信息。
常用的处理方法包括相位偏移法和立体匹配法。
相位偏移法是利用结构光模式的相位信息来计算物体表面上各点的三维坐标。
结构光模式的相位信息可以通过对连续几幅图像进行相位移动来获取。
通过分析这些图像的亮度变化和相位变化，可以计算出物体表面上各点的三维坐标。
立体匹配法是将投影仪和相机之间的相对位置关系转换为立体视觉问题，通过分析图像中的纹理、颜色、边缘等特征，寻找相应的匹配点对，从而恢复出物体表面上各点的三维坐标。
部分编码结构光三维测量技术的研究
Ｃ ｉａ ２ Ｓ ｅｚ ｅ ｕ ｈ ｓｉ ｌ ｈ ｎｈ ｎ５ ０ ， ｕ ｎ ｄ ｎ ｒｖｎｅ Ｃ ｉａ） ｈｎ ； ． ｈｎｈｎＬ ｏ ｕ ｐ ｔ ， ｅ ｚｅ １０ １Ｇ ａｇ ｏｇＰ ｏｉｃ， ｈｎ Ｈｏ ａ Ｓ ８ Ａｂｔａ ｔ ｓ ｃ：Ａ ｒｅｄｍｅ ｓ ｎｌ３Ｄ ｓａｅｍｅｓ ｍｅｔ ｔｏ ｓ ｇｐｒ ａ ｃｄｎ ｒｃ ｒｄｌ ｈ ｒｐ ｓｄ Ｔ ｉ ｒ ： ｔ ｅ—ｉ ｎｉ ａ （－ ） ｈ ｐ ａ￣ｅ ｎ ｍｅ ｄｕｉ ａ ｉｌ ｏ ｉｇｓｕ ｔ ｅ ｇ ｔｓ ｏ ｏｅ ． ｈｓ ｈ ｏ ｈ ｎ ｔ ｔ ｕ ｉ ｉｐ
第 ３ 卷第 ５ ９ 期
２ １ 年 ５月 ０２
光 电工程
Ｏｐ ｏ Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔ — ｅ ｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ
Ｖｂｌ３ Ｎｏ． －９． ５
Ｍ ａ ， ０１ ｙ２ ２
文章 编号 ：１０ —０ （０ ０— ０ ７０ ３５ ２ ）５ ０５ —６ ０ １ Ｘ １ ２
部分编码结构光三维 测量技 术 的研究
霍金城 ，吴庆 阳 ，曾祥军 ，邓 丽 ２
（． １ 深圳市微纳光子信息技术重点实验 室 ，广东 深圳 ５ ８ ６ ； １０ ０ ２ ．深圳 市罗湖医院 口腔科 ，广东 深圳 ５ ８０ ） １０ １
摘要 ：提 出了一种部分编码结构光三维面形测量方法，将相位展开技术与条纹编码 结合起 来，既有效地减少 了投
结构光三维测量原理
结构光三维测量原理
结构光三维测量是一种基于光学原理的三维测量技术，其原理是利用光源和相机对被测物体进行扫描，通过对扫描数据的处理，得出被测物体的三维形状和表面信息。
在结构光三维测量中，常用的光源包括激光、LED灯等，而相机则可以是CCD相机、CMOS相机等。
通过将光源发出的光线投射到被测物体表面上，形成灰度条纹或彩虹条纹，相机拍摄下来的图像中，条纹的变形、位移等信息可以反映出被测物体表面的形状信息。
在数据处理方面，结构光三维测量主要通过图像处理算法来分析和提取图像中的条纹信息，然后通过三角剖分等方法将这些信息转换成三维模型。
结构光三维测量具有非接触、快速、高精度等优点，广泛应用于工业、医疗、文化遗产保护等领域。
同时也存在一些限制，如受到环境光照条件、被测物体表面颜色等因素的影响，需要进行一定的预处理和校正。
- 1 -。
结构光 三维测量
结构光三维测量
结构光三维测量是一种常用的三维视觉测量方法，通过投射光栅或编码图案到被测物体上，利用相机捕捉物体上的图案形变，进而计算出物体的三维形状和尺寸。
本文将从原理、应用和发展趋势三个方面来介绍结构光三维测量技术。
一、原理
结构光三维测量的原理基于三角测量原理和光学投影原理。
在测量过程中，通过投射光栅或编码图案到被测物体上，形成了一系列光栅或编码的图案。
被测物体表面的几何形状会导致光栅或编码图案的形变，相机捕捉到这些图案后，利用图像处理和计算机视觉算法，可以计算出物体表面的三维坐标信息。
二、应用
结构光三维测量技术在许多领域中得到了广泛的应用。
首先是工业制造领域，可以用于产品的质量检测、尺寸测量和形状分析等。
其次，结构光三维测量技术在文化遗产保护和数字化建模方面也有重要应用，可以实现对古建筑、雕塑等文物的三维重建和保护。
此外，该技术还可以应用于生物医学领域，如医疗影像重建、牙科扫描等。
三、发展趋势
随着科技的不断进步，结构光三维测量技术也在不断发展。
首先是测量精度的提高，通过改进算法和传感器技术，可以实现更高精度
的测量。
其次是测量速度的提升，可以实现实时快速的三维测量，适用于大规模生产线上的应用。
此外，结构光三维测量技术还与其他技术相结合，如深度学习、虚拟现实等，实现更广泛的应用。
结构光三维测量是一种重要的三维视觉测量技术，具有广泛的应用前景。
通过投射光栅或编码图案，结合图像处理和计算机视觉算法，可以实现对物体表面的三维形状和尺寸的测量。
随着技术的不断发展，结构光三维测量技术在各个领域中将会有更广泛的应用。
线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究
线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究1. 本文概述随着现代工业的快速发展，三维测量技术在制造业、文化遗产保护、生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。
线结构光作为一种高精度、高效率的三维测量方法，受到了广泛关注。
本文旨在深入研究线结构光三维自动扫描系统的关键技术，以推动该技术的进步和应用。
本文将介绍线结构光三维扫描系统的基本原理和工作流程，阐述其在三维测量领域的优势和应用前景。
接着，重点分析系统的关键技术，包括线光源的设计、图像采集、三维重建算法、系统标定以及误差补偿等方面。
在此基础上，本文还将探讨当前技术存在的问题和挑战，提出相应的解决方案和改进措施。
为了验证所提出技术的有效性，本文将设计一系列实验，通过对比实验结果，展示改进后系统的性能提升。
本文将对线结构光三维自动扫描系统的未来发展趋势进行展望，指出潜在的研究方向和应用领域。
通过本文的研究，期望为线结构光三维扫描技术的发展提供理论依据和实践指导，促进相关领域的技术进步和产业升级。
2. 线结构光三维扫描原理线结构光三维自动扫描系统的基本原理是利用具有周期性亮度调制的光源和具有精密定位和运动控制系统的线阵CCD相机。
在扫描物体时，系统会发射一系列的结构光纹。
随着扫描仪相对于物体的位置移动，线阵CCD相机接收到由扫描物体表面反射回来的结构光信息。
通过特殊的算法将这些信息处理和分析，从而将三维空间内的信息还原到计算机中。
线结构光三维自动扫描系统可以实现大范围、高精度的三维扫描，特别适用于曲面复杂的物体。
在工业设计、医学、文物保护等领域，这种技术都扮演着重要的角色。
例如，在模具设计、雕塑制作和文物保护中，线结构光三维自动扫描系统可以用于获取物体的精确三维模型，以便进行进一步的分析、修复或复制工作。
3. 线结构光三维扫描系统设计线结构光三维扫描系统的设计基于光学测量原理，通过投射线结构光到被测物体表面，并利用相机捕捉因物体表面不规则而产生的光变形，进而计算出物体表面的三维信息。
结构光三维成像技术
结构光三维成像技术结构光三维成像技术是一种通过使用投射光模式来测量目标物体表面形状和纹理的技术。
它是一种非接触式的三维成像技术，广泛应用于机器人、计算机视觉、虚拟现实、医疗等领域。
这种技术基于投射特殊编码的光斑或图案到目标表面上，并利用相机或传感器来捕捉光斑的形变或位移，从而计算出目标物体的三维形状。
1.光源投射：首先，一个结构光投影系统使用光源产生一种特殊的光模式，如光斑或编码图案。
这个光模式会在目标物体上投射一个特定的模式。
2.光斑形变：目标物体表面的形状和纹理会导致光斑在目标表面上发生形变或位移。
光斑的形变可以在目标物体表面上生成一系列有用的信息。
3.形变采集：使用相机或传感器来捕捉光斑在目标物体表面上的位置变化。
这个步骤通常涉及对相机或传感器进行准确、高速度的数据采集。
4.数据处理：采集到的数据将经过一系列的处理步骤，包括光斑匹配、三角测量和表面重建。
这些步骤将根据光斑的变化计算出目标物体的三维形状。
结构光三维成像技术有许多优势。
首先，它可以提供高精度和高分辨率的三维表面测量。
它可以测量复杂物体的形状、尺寸和纹理，包括不规则形状、弯曲表面和透明物体。
其次，它是一种非接触式的测量技术，可以在没有物理接触的情况下进行测量，减少了对目标物体的破坏。
此外，结构光三维成像技术还具有实时性和高速度的特点，可以快速捕获和处理大量的数据。
然而，结构光三维成像技术也存在一些挑战和限制。
例如，它对目标物体和环境的光线条件非常敏感。
光线的强度、方向和环境的照明条件都可能影响测量结果的准确性。
此外，目标物体的反射率和表面特性也可能对测量结果产生影响。
需要注意的是，在光斑形变的过程中，一些情况下会发生光斑遮挡或重叠，导致数据处理中的错误。
结构光三维成像技术在许多领域有广泛的应用。
在制造业中，它可用于产品设计和质量控制。
在医疗领域，它可以用于牙齿模型、面部重建和手术模拟。
在机器人和自动化领域，它可以用于导航、目标识别和物体抓取。
双目面结构光三重扫描测量系统温漂补偿方法
双目面结构光三重扫描测量系统温漂补偿方法首先，需要了解双目面结构光三重扫描测量系统的工作原理。
该系统通过在场景中投射结构光，由双目相机捕捉到由结构光产生的图像，通过对两个相机图像进行匹配和分析，计算出物体的三维坐标。
然而，由于光源发出的光线受温度影响，会导致计算出的三维坐标产生误差。
为了解决这个问题，我们需要进行温漂补偿。
下面是一种常用的温漂补偿方法：
1.温度传感器测量：首先，在双目面结构光三重扫描测量系统中加入温度传感器，用于测量系统的温度。
可以选择在光源附近或者与相机相连的电路板上安装温度传感器。
2.温度补偿模型构建：通过采集一系列不同温度下的测量数据，可以得到不同温度下的误差曲线。
然后，根据这些误差曲线构建一个温度补偿模型，用于校正测量数据。
3.温度校正：在实际测量时，通过温度传感器测量到当前系统温度，并根据温度补偿模型对测量数据进行校正。
可以通过对原始数据加上校正值或者乘以一个系数进行校正。
需要注意的是，温漂补偿方法中温度传感器的选取和温度补偿模型的构建是非常关键的。
对于温度传感器的选取，需要考虑其测量范围和精度。
通常情况下，选择具有较小温度漂移和较高精度的温度传感器。
对于温度补偿模型的构建，可以采用多项式拟合等统计方法进行。
需要收集多组温度下的测量数据，并通过回归分析等数学方法拟合出一个误差曲线。
然后，根据该曲线构建一个温度补偿模型。
总结起来，双目面结构光三重扫描测量系统温漂补偿方法主要包括温度传感器的测量、温度补偿模型的构建和温度校正。
通过对系统的温度进行实时测量和校正，能够有效提高测量精度，确保测量结果的准确性。
3D测量的原理以及精度
3D测量的原理以及精度
3D测量是一种用于确定物体或对象在三维空间中位置、形状和尺寸的技术。
它利用不同的原理和方法来收集3D数据，常用的原理包括：三角测量、相位测量、结构光技术和时间飞行技术等。
三角测量是最基本的测量方法之一，它利用几何关系和三角函数，通过测量物体上多个点的位置和角度来计算物体的三维坐标。
相位测量是利用光的干涉原理，测量物体表面的细微振动或变化，从而推断出物体表面的三维形状信息。
结构光技术则通过投射光栅或条纹等特殊图案到物体上，通过相机或传感器测量物体表面的形变，进而重建物体的三维形状。
时间飞行技术则是利用激光向物体表面发射脉冲光，并测量光脉冲返回所需的时间，通过计算来确定物体的三维坐标。
精度是衡量测量结果准确性的重要参数。
它通常受到多种因素影响，如测量设备的分辨率、测量对象的表面特性、测量环境的稳定性等。
一般来说，3D测量的精度可以达到几毫米到几微米的范围。
精确度通常和测量范围成反比，即测量范围越大，精度越低。
为了提高精度，可以采取一些方法，如增加测量点的数量、使用高分辨率的传感器或相机、使用更高精度的测量设备等。
此外，还可以通过数据处理和校准等技
术手段来提高测量的精度和准确性。
结构光手持式三维扫描仪 标准
结构光手持式三维扫描仪标准
结构光手持式三维扫描仪的标准包括以下几个方面：
1. 技术要求：结构光手持式三维扫描仪应满足一定的技术要求，包括扫描精度、稳定性、抗干扰能力等方面。
此外，还需要保证扫描数据的准确性和完整性。
2. 试验方法：对结构光手持式三维扫描仪进行试验，包括对各个性能指标进行测试和评估，以确保其性能和精度符合要求。
3. 质量评定程序：对结构光手持式三维扫描仪的质量进行评定，包括对其性能指标、可靠性、稳定性等方面的评估。
4. 操作规范：制定结构光手持式三维扫描仪的操作规范，包括使用方法、注意事项、维护保养等方面的规定。
具体标准可以参考行业标准S1/T 《结构光手持式三维扫描仪》，该标准规定了结构光手持式三维扫描仪的技术要求、试验方法、质量评定程序以及标志、包装、运输、贮存流程的操作规范。
此外，还需要参考相关国家和行业标准，以确保结构光手持式三维扫描仪符合相关标准和规定。
3D测量的原理以及精度
3D测量的原理以及精度3D测量是通过采集物体的几何信息来确定其三维空间坐标和形状的过程。
它广泛应用于工程测量、工业制造、地质勘测、医学等领域。
3D测量的核心原理是利用多个视角或多个传感器获取物体的表面信息，并通过数据处理算法来获得物体的三维几何信息。
在3D测量中，常用的测量方法包括结构光投影、光栅扫描、立体视觉、激光测距、摄像测量等。
其中，结构光投影方式是最常用的测量方法之一。
它通过投射一组光条或光斑到待测物体表面，然后记录光条或光斑在物体表面的形状、位置等信息。
通过计算这些信息，可以得到物体的三维坐标和形状。
光栅扫描是另一种常用的测量方法，它通过扫描物体表面上的光栅条纹，利用条纹变形来计算物体的三维形状。
3D测量的精度主要受多个因素的影响。
首先是测量设备的精度，包括传感器的分辨率和测量系统的精度。
传感器的分辨率越高，可以获取的细节越多，从而提高测量的精度。
测量系统的精度取决于多个因素，包括设备的机械结构、光学系统、数据处理算法等。
其次是环境因素的影响，包括光照条件、物体表面的反射特性等。
光照条件的变化会导致测量结果的不稳定性，而物体表面的反射特性会影响传感器对物体表面信息的获取。
此外，物体本身的特性也会对测量精度产生影响，例如物体的形状、材质、纹理等。
不同的物体特性对于不同的测量方法有着不同的影响。
在实际应用中，为了提高测量的精度，通常采取以下几种措施。
首先是增加测量视角或传感器数量。
通过同时使用多个视角或多个传感器进行测量，可以获得更多的表面信息，从而提高测量的精度。
其次是采用高精度的测量设备。
近年来，3D测量设备的精度不断提高，例如激光测距仪的测量精度已经达到亚毫米级别。
再者是使用高级的数据处理算法。
对于不同的测量方法和测量对象，可以选择适合的数据处理算法，通过优化算法参数等方式来提高测量精度。
最后是对测量数据进行后处理。
通过滤波、配准等技术对测量数据进行处理，可以进一步提高测量的精度。
总的来说，3D测量是通过获取物体的几何信息来确定其三维空间坐标和形状的过程。
面结构光在三维测量中的应用技术研究
面结构光在三维测量中的应用技术研究刘新宇【摘要】结构光测量技术具有非接触、精度高、速度快、应用广等优点,是三维测量领域中重点发展的方向之一.对比3种不同形式的结构光,采用基于三角法原理的面结构光对待测物体进行三维测量,数据采集得到待测物体单幅点云,通过标志点自动拼接技术及基于ICP原理的拼接技术完成单幅点云数据的粗拼接和精拼接,将拼接后点云数据与理论模型对齐并创建彩图,得到待测物体误差彩图,直观反映待测零件实际状态.利用不同设备对同一零件进行测量,验证了结果的正确性以及测量的高效性,测量因素分析可以有效提高测量效率,减少噪点对测量结果的影响.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2019(062)010【总页数】5页(P83-87)【关键词】三维轮廓测量;面结构光;激光三角法;点云拼接技术;误差分析【作者】刘新宇【作者单位】中国航空制造技术研究院,北京 100024【正文语种】中文随着我国制造技术的发展，三维测量技术在航空航天、汽车、船舶等领域有着越来越广泛的应用。
三维测量技术是通过特定的方式获得待测物体三维形貌信息的一种测量方法[1]。
三维测量技术分为接触式测量技术和非接触式测量技术两大类。
接触式测量设备以三坐标测量机为代表，它是一种集机械、电子等技术于一体的测量设备，其特点是测量精度高，但测量效率相对较低，对环境要求高，且测针与待测物体易发生干涉。
非接触测量技术是以光学为基础发展而成，其特点是对待测零件无损伤，测量速度快，目前非接触测量设备主要有关节臂测量机、激光跟踪仪、自动断层扫描设备、以结构光技术为基础的3D 扫描仪等。
关节臂测量范围是以臂长为半径的球空间，测量大型零件时转站操作会造成精度损失。
激光跟踪仪在测量复杂零件时，由于扫描头T-Scan 必须与跟踪仪保持激光连接，故有测量死角存在。
基于图像分析方法的自动断层扫描仪是将三维测量转化为二维测量，通过对采集到的图像进行物像坐标转化，得到待测零件不同截面的二维轮廓数据，利用蒙皮法拟合为待测零件的三维数据，其缺点是在测量过程中，需要对零件进行逐层铣削拍照，对待测零件有破坏性。
高精度三维重建技术研究及其应用
高精度三维重建技术研究及其应用近年来，随着计算机技术的不断发展，高精度三维重建技术越来越受到人们的重视和关注。
高精度三维重建技术是利用计算机技术对实际的三维物体进行精确的数字化处理，以生成真实感极强的三维模型。
本文将探讨高精度三维重建技术的原理、应用以及未来发展趋势。
一、高精度三维重建技术的原理高精度三维重建技术的原理主要包括数字化采集、三维建模和渲染等几个方面。
数字化采集是高精度三维重建技术的重要环节，其目的是将实际场景中的三维物体数字化为计算机可识别的点云数据。
数字化采集主要有激光扫描、结构光扫描、视觉测量等多种手段，在实际应用中需要根据采集场景的不同选用不同的数字化采集方式。
三维建模是将得到的点云数据进行重构成三维模型的过程。
三维建模技术主要有曲面重建、体素重建等方法。
其中，曲面重建是将点云数据转化为曲面模型的方法，而体素重建则是将点云数据转换成网格数据，再进行适当的处理得到三维模型。
渲染是为了使三维模型展现出真实感和逼真感而进行的处理，其目的是将三维模型表现得更加真实、自然，并且需要考虑物体表面的材质、光线、阴影等方面的影响。
渲染的方法有很多种，例如基于光线跟踪的渲染方法、基于辐射传输的渲染方法等。
二、高精度三维重建技术的应用高精度三维重建技术已经广泛应用于多种领域，例如地质勘探、文化遗产保护、城市规划等等。
在地质勘探领域，高精度三维重建技术可以对地下油气资源进行数字化采集，实现对油气储层内部结构、分层、孔隙度等信息的精准获取。
同时，这种技术可以辅助地质勘探团队确定适宜的钻井方案，从而减少不必要的勘探成本和时间，提高勘探成功率。
在文化遗产保护领域，高精度三维重建技术可以帮助文物保护专家收集珍贵文物的三维数据信息，并生成真实感强、还原度高的三维模型。
同时，这种技术还可以对文物进行数字化保存和修复。
在城市规划领域，高精度三维重建技术可以帮助城市规划者准确地了解城市道路、建筑等的三维结构信息，以制定更加科学和合理的城市规划方案。
结构光三维角度测量系统位姿参数优化研究
结构光三维角度测量系统位姿参数优化研究作者：丁洵赵前程王宪赵亚峰来源：《河北科技大学学报》2015年第05期摘要：为提高结构光目标角度测量的精度，对结构光系统结构参数与角度测量精度的关系进行了研究。
首先，从结构光测量原理出发，分析了影响角度测量精度的主要系统结构参数；其次，对结构参数影响角度测量精度的规律进行了仿真研究，提出了优化的结构参数取值范围；最后，通过实验证明：该优化参数可有效提高转角测量精度，为后续基于结构光的3D四轮定位仪的改进方案奠定设计基础。
关键词：视觉测量；结构光；角度；结构参数优化；图像采集中图分类号：TK172文献标志码：AAbstract：To improve the measurement precision of the structured light target angle， this paper studies the relation between the structured light system parameters and measurement accuracy of the angle. Firstly， the main system structure parameters influencing the angle measurement precision are analyzed based on the structured light measurement principle； secondly， simulation research on the laws of how the structured parameters influence the angle measurement precision are conducted， and the optimized range of values of the structured parameters is proposed； finally， the experimental studies show that， the optimized parameters can improve the angle measurement precision effectively， which lays the design foundation for later improvement schemes of the structured light 3D fourwheel alignment instrument.Keywords：visual measurement； structured light； angle； structure parameter optimization；image capture视觉测量方法以非接触、精度高等特性在工业环境得到了广泛应用[14]。
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华中科技大学硕士学位论文面结构光三维测量系统的精度研究姓名：杜宪申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：王从军20090522华中科技大学硕士学位论文摘要结构光测量系统在工业检测、人体测量、文物保护和反求工程等众多领域具有广泛的应用前景。
国外的面结构光三维测量技术已相对成熟，但设备价格昂贵。
国内也有一些单位开展了相关研究，但普遍存在着精度不高、稳定性差等缺点。
为此，本文在简要介绍结构光三维测量技术原理的基础上，系统分析了光栅条纹数和数字光栅投影装置的伽马非线性对测量精度的影响，以期进一步提高课题组前期开发的三维测量系统的精度。
面结构光三维测量系统，首先使用相移法和多频外差原理进行稳定高精度的相位计算；然后根据预先标定的系统参数，从得到的相位灰度图重构出被测物体的三维点云数据。
由三维重构过程可知，光栅周期数的增加可以降低立体匹配的误差，本文通过理论推导和实验研究，分析了不同光栅周期数对系统测量精度的影响，并为系统选择了一个最优的光栅周期数。
当周期数为110~120时，系统的测量精度最高，滤波后可达0.037mm。
此外，三维重构的精度还与相位计算的精度有关，根据现有研究，投影仪的伽马非线性是相位误差的主要来源。
本文分析了不同伽马值和不同条纹周期数的测量精度，发现条纹周期数抑制了伽马非线性，提高了相位计算的精度。
最后，通过分析不同距离的平面精度、拟合标准球直径及距离等测量实验，表明系统的测量精度稳定可靠，绝对测量精度可达0.05mm。
关键词：结构光;光栅周期数;误差;非线性华中科技大学硕士学位论文AbstractStructured Light Measurement System (SLMS) is widely used in many fields such as industrial inspection, human body measurement, Protection of Cultural Relics and reverse engineering etc. In abroad, SLMS is well developped, but they are always expensive. In China, lots of research work has been made on it, but they are poor in accuracy and stability. So, this paper, which is based on a brief introduction of the structured light measurement technology, analyzes the impact of the period number of fringe pattern and gamma non-linear of Digital Projector, attempt to further improve the precision of pre-development measurement system.In our SLMS, phase-shifting method and multi-frequency heterodyne principle were imployed to obtain phrase gray map, then 3D data could be reconstructed base on the pre-calibrated parameters.According to the process of 3D reconstruction, we found that the increase of the period number of fringe pattern can reduce the error. So this paper analyzed the relationship between period number of fringe pattern and accuracy through theoretical research and experiments. Then we can conclude that the optimal period number is 110~120 and the SLMS gets the highest precision which is up to 0.037mm after filtering.In addition, the calculated phase value can also affect the accuracy of 3D reconstruction. According to research, gamma non-linear of projector is the main error source of the phase error. This paper analyzes 3D date by using different gamma values and different the period numbers of fringe pattern, then found that the period number of fringe pattern can inhibit the effect of the gamma non-linear of projector and improved the accuracy of the phase calculation.Finally, a series of measurement experiment, such as analyses of the accuracy in different distance and fitting diameter and distance of the standard ball, shows that the accuracy of system is stable and repeatability and the absolute measurement accuracy is 0.05mm.Key words: Structured light; Period number of fringe pattern; Error; Non-linear独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名：杜宪日期： 2009年 5月 22日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在_____年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密√。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：杜宪指导教师签名：王从军日期：2009年5月29日日期： 2009年5月 29日华中科技大学硕士学位论文1 绪论近年来，随着光学、计算机以及图像处理等技术的发展，光学非接触式测量技术也得到很大发展。
非接触式测量由于具有测量速度快、测量精度高、非接触以及易于实现自动化测量等优点[1], 在测量领域中占有很重要的地位，广泛应用于各个领域。
尤其在当今社会，工业产品的设计和研发周期越来越短，借助三维测量技术可以加快产品的更新换代能力，提高生产厂家的竞争力。
非接触式三维测量设备由于可以离被测物体一段距离，因而更适合生产过程控制和在线实时检测，如汽车车身、飞机外壳、轮机叶片等加工制造中的实时在线检测[2]。
另外，对于危险区域中的检测，非接触式测量有其无可比拟的优势，特别是热态大型锻件的实时尺寸检测和异型材的断面尺寸检测，可以实现实时监控生产线的稳定性，有效得控制废品率。
非接触式三维测量技术也应用于人体和人脸测量[3]。
在人脸测量方面，传统的雕刻、泥塑等方法也能制作出栩栩如生的人像，但是需要较高的艺术素养和技术，较长的制作时间，成本也相对较高。
而利用光学非接触式三维测量技术实现人脸重构的方法则相对简单，如结合快速成形技术，则可以较快的制作人像。
使用非接触式设备测量物体的三维形貌时，因为测量手段为非破坏和非接触式，可以避免对被测物体（如贵重文物和软表面的物体）的损伤[4]，为文化遗产复原和保护提供了新的方法。
例如，可以借助先进的测量技术和虚拟现实技术对文物和文化遗产进行数字化展示，并且在文物辅助陈列和鉴定等很多方面具有重要的现实意义。
此外，测量技术在其它很多领域也有重要应用，不在此一一列举。
非接触式测量技术在国外已经比较成熟，国外的许多公司和高校，对非接触式测量技术的理论和产品的商品化进行了广泛的研究。
从总体上说，国内与国外商品化的产品相比还有很大的差距[5]。
国内已经商品化的产品普遍存在着设备精度不高、抗干扰性差、稳定性不好等缺点，尚未达到可以大面积推广与应用的水平[4]。
非接触式测量对于反求工程有非常重要的意义。
逆向工程（Reverse Engineerin g），也称反求工程，就是以现存的实物和模型为依据，对其三维形状进行测量并重构出数字模型，通过对数字模型的分析、修改等，可以达到对产品快速设计和造型华中科技大学硕士学位论文的目的[6]。
在现代产品开发的过程中，由于产品的形状愈趋复杂，并且消费者愈来愈追求造型美观和个性，所以产品外观不可难免得包含很多数学模型难以描述的自由曲面，所以产品设计师很难直接进行三维建模，反求工程为此提供了很好的解决方案。
因此，对非接触式的三维测量设备的精度和算法进行研究，能够从整体上加速我国对国外先进技术和设备的消化和吸收能力，提高产品的生产率和缩短新产品的研发周期，进而促进国内众多的中小企业生产力水平的提高。
另外，反求工程在对汽车、模具等行业的应用里具有十分独特的优势。
如车身造型，汽车内饰件，汽车零部件的造型都离不开反求工程。
所以，我们对反求设备进行研究和开发，具有巨大的经济效益和社会效益。
1.1光学测量方法概述1.1.1光学测量方法分类现在，三维测量设备和方法有很多种。