浅谈光学三维测量技术
浅谈光学三维测量技术
浅谈光学三维测量技术作者：刘航李渌洁王英鸿来源：《科技创新与应用》2015年第30期摘要：光学三维测量属于非接触式光学面形测量方法，能快速准确测量出物体的表面形状，被广泛地应用在机械、电影等领域。
文章概述了光学三维测量技术的分类，介绍了几种常见的光学测量技术及其在各个领域的应用。
关键词：光学三维测量；三维激光扫描；面结构光光学三维测量是指运用光学方法获取物体表面的三维立体坐标的技术。
光学三维测量利用现代光学技术成就，结合光电子学、计算机图像处理等学科成就发展起来的一种先进测量技术。
1 光学三维测量的分类图1 光学三维测量技术分类图光学三维测量技术按测量原理可以分为摄影测量方法、结构光技术和光学干涉方法。
摄影测量法是基于多视角的非主动式测量方法。
在普通照明（阳光、日光灯）情况下，由摄像头获取多视角物体图像，利用计算机查找多幅图像的同态标记点，进而获得物体的表面形貌。
结构光技术通过不同宽度且明暗相间的结构光照射被测物体表面，获取到的经物体调制的图像，再经过计算获取物体的立体形貌信息。
光学干涉法是利用干涉原理进行测量，具有高精度、高分辨率等优点。
以下介绍几种常见的光学三维测量方法。
图2 三维激光扫描工作原理图三维激光扫描技术根据光学三角形测量原理，以激光作为光源，光电探测器接收反射光，通过对采集到数据进行计算得到物体的深度信息。
三维激光扫描仪包括发射器和接收器。
发射器射出一束脉冲激光，激光经过物体表面漫反射，沿相同路线射入接收器。
由脉冲激光发射到反射被接收的时间tL可计算出扫描点到扫描仪的距离值S。
扫描仪内精密测量系统获取每个激光脉冲的水平方向角α和垂直方向角度β。
依据上述数据计算出扫描点的三维空间坐标（XP、YP、ZP）[1]。
双目视觉技术属于摄影测量方法，是通过视差原理被动测量三维数据的技术。
双目视觉技术测量物体三维形貌的原理是，从两个或以上的视角去观察一个物体，获得多张不同视角下物体的二维图片，根据三角测量原理得出同一个像素点的坐标偏差，以此获得测量物体的三维形态。
现代光学三维测量原理
现代光学三维测量原理概述：现代光学三维测量原理是一种利用光学原理进行三维空间测量的方法。
通过测量目标物体上的特征点或表面形状，利用光学仪器和相应的算法，可以获取目标物体的三维坐标信息。
本文将详细介绍现代光学三维测量原理的基本概念、测量方法、仪器设备和应用领域。
一、基本概念1. 光学三维测量：利用光学原理进行三维空间测量的方法。
2. 特征点：目标物体上具有明显边缘或特殊纹理的点，用于测量和定位。
3. 表面形状：目标物体表面的几何形状，包括曲面、平面等。
4. 三维坐标：目标物体在三维空间中的位置坐标，通常用X、Y、Z表示。
二、测量方法1. 三角测量法：利用三角关系计算目标物体的三维坐标。
通过测量目标物体上的特征点在不同视角下的投影位置，利用三角关系计算出目标物体的三维坐标。
2. 相位测量法：利用光波的相位差来测量目标物体的三维形状。
通过测量光波在目标物体表面的相位差，可以得到目标物体表面的高程信息。
3. 结构光测量法：利用结构光投射到目标物体上产生的图案来测量目标物体的三维形状。
通过测量图案在目标物体上的形变，可以得到目标物体的三维形状信息。
三、仪器设备1. 光学测量仪：包括光学投影仪、相机、激光器等。
光学投影仪用于产生特定的光学图案，相机用于捕捉目标物体上的图案，激光器用于产生激光束。
2. 影像处理系统：用于处理相机捕捉到的图像，提取特征点和计算三维坐标。
3. 计算机系统：用于控制测量仪器和处理测量数据，进行三维坐标计算和可视化显示。
四、应用领域1. 工业制造：用于产品质量检测、零件尺寸测量等。
可以实现非接触式、高精度的三维测量，提高生产效率和产品质量。
2. 地质勘探：用于地质构造的测量和分析。
可以获取地表和地下的三维形状信息，帮助研究地质变化和资源勘探。
3. 医学影像：用于医学影像的三维重建和分析。
可以获取人体器官的三维形状和表面特征，帮助医生进行诊断和手术规划。
4. 文化遗产保护：用于文物的三维数字化和保护。
浅谈光学三维测量技术
浅谈光学三维测量技术光学三维测量属于非接触式光学面形测量方法，能快速准确测量出物体的表面形状，被广泛地应用在机械、电影等领域。
文章概述了光学三维测量技术的分类，介绍了几种常见的光学测量技术及其在各个领域的应用。
标签：光学三维测量；三维激光扫描；面结构光光学三维测量是指运用光学方法获取物体表面的三维立体坐标的技术。
光学三维测量利用现代光学技术成就，结合光电子学、计算机图像处理等学科成就发展起来的一种先进测量技术。
1 光学三维测量的分类图1 光学三维测量技术分类图光学三维测量技术按测量原理可以分为摄影测量方法、结构光技术和光学干涉方法。
摄影测量法是基于多视角的非主动式测量方法。
在普通照明（阳光、日光灯）情况下，由摄像头获取多视角物体图像，利用计算机查找多幅图像的同态标记点，进而获得物体的表面形貌。
结构光技术通过不同宽度且明暗相间的结构光照射被测物体表面，获取到的经物体调制的图像，再经过计算获取物体的立体形貌信息。
光学干涉法是利用干涉原理进行测量，具有高精度、高分辨率等优点。
以下介绍几种常见的光学三维测量方法。
图2 三维激光扫描工作原理图三维激光扫描技术根据光学三角形测量原理，以激光作为光源，光电探测器接收反射光，通过对采集到数据进行计算得到物体的深度信息。
三维激光扫描仪包括发射器和接收器。
发射器射出一束脉冲激光，激光经过物体表面漫反射，沿相同路线射入接收器。
由脉冲激光发射到反射被接收的时间tL可计算出扫描点到扫描仪的距离值S。
扫描仪内精密测量系统获取每个激光脉冲的水平方向角α和垂直方向角度β。
依据上述数据计算出扫描点的三维空间坐标（XP、YP、ZP）[1]。
双目视觉技术属于摄影测量方法，是通过视差原理被动测量三维数据的技术。
双目视觉技术测量物体三维形貌的原理是，从两个或以上的视角去观察一个物体，获得多张不同视角下物体的二维图片，根据三角测量原理得出同一个像素点的坐标偏差，以此获得测量物体的三维形态。
光学三维测量技术
1 概述
物体三维形状测量
接触式测量
物体三维接触式测量得典型 代表就是三坐标测量机 (CMM,Coordinate Measuring Machine)。
非接触式测量
非接触式三维测量不需要与待测 物体接触,可以远距离非破坏性地 对待测物体进行测量。
23-04
1 概述
1:
图
三 坐 标 测 量 机
23-18
3 应用
3、医学图像三维表面重建:
现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊 断提供可靠得、完整得信息,因此,人体组织与器官 得三维成像技术在现代临床医学中起着越来越重 要得作用、
医生可以将重构出得器官图像进行旋转缩放等 操作,使医生能够更充分地了解病情得性质及其周 围组织得三维结构关系,从而帮助医生做出准确得 诊断与制定正确得手术方案。
这种测量方法测量精度高,但测量范围受到光波 波长得限制,只能测量围观表面得形貌与微小位移,不适 于宏观物体得检测。
23-10
2 测量原理
3、三角测量法: 光学三角法就是最常用得一种光学三维测量技术,
以传统得三角测量为基础,通过待测点相对于光学基准 线偏移产生得角度变化计算该点得深度信息。根据具 体照明方式得不同,光学三角法可分为两大类:被动三角 法与基于结构光得主动三角法。
23-05
1 概述
物体三维形状测量
接触式测量 优势
灵活性强 精度高且可靠 测量方便
非接触式测量 微波技术
三角法
非接触式测量Байду номын сангаас
光波技术
干涉法
超声波技术 飞行时间法
23-06
1 概述
非接触式测量
微波技术
适合于大尺度三维测 量，爱里斑半径较大， 角度分辨率低。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术原理
光学投影式三维轮廓测量技术主要由投影装置、相机系统和计算机软件组成，其工作原理如下：
1. 投影装置：光学投影式三维轮廓测量技术使用高亮度、高分辨率的投影仪对待测物体进行光学投影。
投影仪通过计算机控制，将预先设定的光栅图案或条纹图案投影到待测物体表面。
2. 相机系统：相机系统通常由高分辨率的工业相机组成，用于捕捉待测物体表面的投影图案。
相机系统通过适当的角度和距离布置，以获得物体表面的多个投影图像。
3. 计算机软件：计算机软件主要负责处理和分析相机捕捉到的图像数据，通过图像处理算法提取出物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术应用
光学投影式三维轮廓测量技术在工业领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1. 三维检测与测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对工件的高精度三维轮廓测量，适用于汽车制造、航空航天、电子设备等行业的产品检测与测量。
2. 三维重建与建模：通过光学投影式三维轮廓测量技术可以对物体进行三维重建与建模，为产品设计、建筑设计、文物保护等领域提供高精度的三维数据支持。
3. 质量控制与检验：光学投影式三维轮廓测量技术可以实现对产品的尺寸、形状、表面质量等进行全方位的质量控制与检验，提高产品的质量稳定性和产品一致性。
4. 快速成像与测量：光学投影式三维轮廓测量技术具有快速成像和测量速度快的特点，适用于对物体进行快速成像和测量，提高生产效率。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究引言随着科技的不断发展，三维光学测试系统应用技术已经逐渐成为了工业生产和科学研究领域中不可或缺的重要技术之一。
三维光学测试系统可以对物体的形状、尺寸、表面粗糙度等进行高精度的测试和测量，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域。
本文将对三维光学测试系统的应用技术研究进行探讨，以期能够更好地了解和应用这一重要的技术。
一、三维光学测试系统的原理和技术特点三维光学测试系统是一种利用光学原理和相关技术进行三维空间测量的系统。
其原理是通过测量相机接收到的物体表面光线的轨迹和数量，进而计算出物体表面的形状、尺寸和表面粗糙度等相关信息。
三维光学测试系统的技术特点主要包括以下几个方面：1. 高精度：三维光学测试系统具有高精度的优势，可以实现微米甚至纳米级别的测量精度，适用于对高精度要求的物体进行测量。
2. 非接触性：与传统的测量方法相比，三维光学测试系统采用非接触式测量，不会对被测物体造成损伤，且适用于对表面有特殊形状或脆弱物体进行测量。
3. 高效性：三维光学测试系统具有高效的特点，可以实现对大尺寸物体的快速测量和数据处理，提高生产效率。
二、三维光学测试系统的应用领域三维光学测试系统已经被广泛应用于众多领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等。
具体应用如下：1. 航空航天领域：在航空航天领域，三维光学测试系统可以应用于对飞机零部件的尺寸、形状和表面质量进行检测，确保零部件符合设计要求，提高飞行安全性。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，三维光学测试系统可以用于汽车车身和零部件的尺寸和形状检测，还可以用于汽车外观质量检测，提高汽车质量和外观。
3. 电子设备领域：在电子设备领域，三维光学测试系统可以用于电子元件的尺寸和形状检测，还可以用于半导体芯片的制造和检测，确保电子设备的性能和质量。
4. 医疗器械领域：在医疗器械领域，三维光学测试系统可以用于医疗器械的尺寸和形状检测，确保医疗器械的安全性和有效性。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究一、三维光学测试系统的原理和特点三维光学测试系统是通过光学镜头对被测物体进行扫描和成像，利用光学测量原理来获取被测物体的三维形貌和表面特征的一种测试技术。
与传统的接触式测量系统相比，三维光学测试系统具有以下的特点：1. 高分辨率：三维光学测试系统可以实现微米甚至纳米级的分辨率，能够捕捉到被测物体表面的微小细节和变化。
2. 高精度：由于采用了非接触式测量的方式，能够避免传统接触式测量系统中由接触误差引起的测量误差，具有更高的精度。
3. 多功能性：三维光学测试系统可以对不同形状和材质的物体进行测试，能够适用于多种复杂的测量场景。
4. 高效率：采用了自动化的扫描和成像技术，可以快速获取被测物体的三维形貌和表面特征，提高了测试效率。
5. 无接触式测量：避免了传统接触式测量中可能对被测物体造成的损伤，保护了被测物体的完整性。
二、三维光学测试系统的应用领域1. 航空航天领域：在航空航天领域，对于航空器件和发动机等部件的表面质量和形状精度要求非常高，三维光学测试系统可以帮助工程师对这些部件进行高精度的三维形貌和表面特征的测量。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，对于汽车外观造型和零部件的精度要求也很高，三维光学测试系统可以帮助汽车制造商对汽车外观和零部件进行精确的测量和检验。
3. 电子器件领域：在电子器件领域，对于微型电子元件和电路板的制造和质量控制同样需要高精度的测试系统，三维光学测试系统可以帮助电子行业提高产品的质量和生产效率。
4. 医疗器械领域：在医疗器械领域，对于医疗器械的外形和表面特征的控制也非常严格，三维光学测试系统可以帮助医疗器械制造商对产品进行精确的质量检验。
5. 其他领域：除了上述几个领域之外，三维光学测试系统还可以应用于船舶制造、建筑工程、文物保护、地质勘探等各种领域的测试和检测工作。
三、三维光学测试系统的应用技术1. 光学测量方法：三维光学测试系统主要采用了相位测量和结构光投影两种主要的光学测量方法。
光学测量三维形貌的综述汇总
光学测量三维形貌的综述汇总光学测量三维形貌是一种非接触式的测量技术，可以实时且非破坏地获取物体表面的三维形貌信息。
这种测量技术在工业制造、医学、文化遗产保护等领域具有广泛的应用。
本文将综述光学测量三维形貌的原理、方法、应用以及未来的发展方向。
光学测量三维形貌的原理是基于光的散射与反射特性。
光线在物体表面的反射或散射会受到物体表面形貌的影响，通过测量光线的变化可以确定物体表面的形状和高度信息。
光学测量三维形貌的主要方法可以分为三种：三角法、光栅投影法和相位移法。
三角法是光学测量三维形貌最常用的方法之一、它基于三角形的几何关系，通过测量物体表面上多个点与光源之间的距离和角度，计算出物体表面的形状和高度信息。
这种方法简单直观，测量精度较高，适用于表面比较平整的物体。
光栅投影法是一种通过投射光栅纹影来测量三维形貌的方法。
它利用光栅的周期性纹理，在物体表面投射一组光栅纹影，通过测量光栅纹影的形变和位移，推导出物体表面的形状和高度信息。
这种方法适用于表面比较复杂的物体，如曲面和薄膜。
相位移法是一种通过测量光波的相位变化来计算三维形貌的方法。
它利用光的干涉原理，通过在物体表面上投射一组相干光束，并通过相位移的测量得到物体表面的高度信息。
这种方法具有测量精度高、适用范围广的优点，但需要复杂的光学系统和数据处理算法。
光学测量三维形貌在工业制造中有广泛的应用。
例如，在汽车制造中，可以用光学测量技术来评估车身的质量和精度；在航空航天制造中，可以利用光学测量技术来检测飞机表面的缺陷和变形；在电子制造中，可以通过光学测量技术对电路板和芯片进行形貌测量。
在医学领域，光学测量三维形貌也具有重要的应用。
例如，可以利用光学测量技术来测量人体的表面形貌，用于人体测量、假肢制造和医学成像；还可以利用光学测量技术对生物组织的表面形貌进行分析和诊断。
光学测量三维形貌的未来发展方向主要包括提高测量精度、扩展测量范围和提高测量速度。
随着光学技术、图像处理算法和计算机性能的不断提高，光学测量三维形貌的应用将更加广泛。
光学投影式三维轮廓测量技术研究
光学投影式三维轮廓测量技术研究光学投影式三维轮廓测量技术是一种利用光学原理进行三维物体表面形状测量的技术。
它可以通过对物体表面投影光线，并观察投影结果，来获得物体表面的三维轮廓信息。
光学投影式三维轮廓测量技术主要包括两个关键步骤：光源的投影和投影结果的测量。
在光源的投影阶段，通常采用点光源或线光源来照射待测物体。
通过改变光源的位置、光源的形状或光的颜色等参数，可以实现不同投影效果，进而获取不同程度的表面轮廓信息。
在投影结果的测量阶段，使用合适的测量仪器（如相机或扫描仪）对投影结果进行捕捉，并进行图像处理和数据分析，从而获得物体表面的三维轮廓信息。
1. 非接触性测量：光学投影式三维轮廓测量技术可以在不接触物体的情况下进行测量，避免了传统测量方法中可能产生的物体损伤或变形问题。
2. 高精度测量：通过合适的光源和测量仪器，以及精确的数据处理算法，可以实现高精度的物体表面形状测量。
对于一些具有复杂表面形状或微小特征的物体，光学投影式三维轮廓测量技术可以提供更准确的测量结果。
3. 快速测量：与传统的三维测量方法相比，光学投影式三维轮廓测量技术通常具有较快的测量速度。
这主要得益于光学投影的非接触性和计算机图像处理的高效性。
光学投影式三维轮廓测量技术在众多领域都有广泛的应用。
例如在工业制造中，可以用于产品质量检测、尺寸测量和形状分析等方面；在医学领域，可以用于人体无创检测、病变分析和手术导航等方面；在文化遗产保护中，可以用于文物修复和数字化保存等方面。
光学投影式三维轮廓测量技术是一种灵活、精确和高效的三维测量方法，具有广泛的应用前景。
随着相关技术的不断发展和改进，相信它将在更多领域展示出更多的潜力和优势。
基于光学技术的三维检测与测量
基于光学技术的三维检测与测量随着科学技术的不断发展，人们对于实物的量测和检测需求也越来越高。
而传统的二维量测方法已经不能满足现代人的需求，更加精准和快速的三维量测方法因此应运而生。
其中基于光学技术的三维检测与测量技术非常的受人们的青睐，因其非接触测量、高精度、高速度等特点而得到广泛的应用。
一、光学三维检测技术光学三维检测技术是一种通过发射光源，在观测区域内接收返回的光线，利用光学的原理，进行三维形状和尺寸量测的检测技术。
光学三维检测具有接触面积小、高精度、高速度等显著特点，是应用相机成像、投影等技术实现的。
目前，光学三维检测技术主要包括结构光法、激光三角测量法、视觉测量法及数字全息术等。
二、结构光法结构光法依托于光源对被测物体表面投射光图案进行三维检测。
利用由投影器投射的光栅或随机图案，位于另一固定位置的相机采集对应图案，根据成像图案的偏移量，便可推断出相机与目标投影面之间的距离。
从而可以计算出被测物体的三维测量结果。
结构光法可以实现高速度测量，准确度比较高，同时也可以适用于很多不规则物体的量测，因此受到了广泛的关注和应用。
例如除了常规工业制造过程中的三维量测外，近年来，也引入半导体厂所使用的牛顿环对象检测以及胶合板打孔定位等方面，成功取得了应用。
三、激光三角测量法激光三角测量法，顾名思义，就是利用激光进行三角测量，常用于高精度测量。
其原理就是三角形中，若知道了两条边的长度和其夹角，那么就可以计算出第三条边的长度。
利用此原理，我们可以将激光光束投射到被测物体表面，观测光线在表面上反射的位置，计算反射位置与投射位置之间的夹角，再与激光光线和被测物体表面法线（直接垂直于表面的一条线）之间的夹角，即可得出被测物体所在空间的位置坐标。
一旦给定了空间坐标的数据，就可以得到被测物体的三维形状和尺寸测量结果。
四、视觉测量法视觉测量法简单来说，就是利用飞行时间被称为“TOF“的技术（利用飞行时间计算距离），测定距离来获得物体测量数据。
三维测量技术的方法及应用
三维测量技术的方法及应用一、引言三维测量技术是近年来在科学研究和工程实践中日益重要的一项技术。
它可以在不接触被测对象的情况下，通过非接触手段获取物体的三维形状和结构信息，对于工程设计、制造、检测等领域具有重要的应用价值。
本文将详细介绍三维测量技术的方法及应用，以帮助读者了解这一领域的最新进展和应用前景。
二、三维测量技术的分类根据不同的原理和方法，三维测量技术可以分为以下几类：2.1 光学测量技术光学测量技术是利用光线传播的特性来获取物体形状和结构信息的一种方法。
常见的光学测量技术包括激光扫描、光栅投影、相位测量等。
这些技术都能够实现高精度的三维测量，并广泛应用于制造业、航空航天等领域。
2.2 非接触式接触测量技术非接触式接触测量技术是利用电磁波、声波等非接触手段对物体进行测量的方法。
其中，雷达和超声波测量技术是常见的非接触式接触测量技术。
这些技术适用于测量较大尺寸、复杂形状的物体，广泛应用于建筑、地质勘探等领域。
2.3 接触测量技术接触测量技术是通过传感器与被测物体直接接触，通过测量传感器的位移、转角等信息获取物体的三维形状和结构信息的一种方法。
常见的接触测量技术包括坐标测量机、刚体测量等。
这些技术适用于测量较小尺寸、复杂形状的物体，广泛应用于汽车制造、机械加工等领域。
三、三维测量技术的应用三维测量技术在各个领域都有广泛的应用，下面将从工程设计、制造、检测等方面介绍三维测量技术的具体应用。
3.1 工程设计三维测量技术在工程设计中起到了重要的作用。
它可以对物体的三维形状和结构进行精确测量，为工程设计提供准确的数据基础。
通过三维测量技术，设计师可以更好地进行产品设计、装配设计等工作，提高设计效率和质量。
3.2 制造在制造过程中，三维测量技术可以用来检测产品的质量和尺寸是否符合要求。
它可以通过快速、精确地测量产品的几何参数，及时发现并解决制造过程中的问题，确保产品的质量和性能，提高制造效率。
3.3 检测在产品出厂前的检测工作中，三维测量技术也发挥着重要的作用。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究三维光学测试系统是一种先进的光学技术应用系统，主要应用于光学成像、测量、检测等领域。
随着科学技术的不断发展，三维光学测试系统在工业制造、医疗诊断、地质勘探等领域得到了广泛的应用。
本文将对三维光学测试系统的应用技术进行研究，探讨其在不同领域中的应用价值和发展趋势。
一、工业制造领域在工业制造领域，三维光学测试系统主要应用于产品设计、质量检测和自动化生产等方面。
通过三维光学测试系统可以对产品的尺寸、形状、表面粗糙度等参数进行精确测量，为产品设计和生产提供可靠的数据支持。
同时，三维光学测试系统还可以实现对工件的自动化分拣和检测，提高生产效率和产品质量。
在汽车制造领域，三维光学测试系统可以对汽车车身、发动机零部件等进行精确测量，确保汽车零部件的精准配合和高质量生产。
在航空制造领域，三维光学测试系统可以对飞机机翼、发动机零部件等进行精密测量，确保飞机的安全性和飞行性能。
在电子制造领域，三维光学测试系统可以对电子元器件的尺寸、形状等进行高精度测量，确保电子产品的质量和稳定性。
二、医疗诊断领域在医疗诊断领域，三维光学测试系统主要应用于医疗影像诊断、手术导航和仿生医疗器械研发等方面。
通过三维光学测试系统可以获取人体内部器官的三维图像，为医生提供准确的诊断信息。
同时，三维光学测试系统还可以实现对手术过程的实时监测和导航，提高手术的安全性和精确度。
在仿生医疗器械研发方面，三维光学测试系统可以对仿生器官、人工关节等进行精密测量，为医疗器械设计和生产提供可靠的数据支持。
在影像诊断领域，三维光学测试系统可以获取高分辨率的医学影像，为医生提供准确的诊断依据。
在手术导航领域，三维光学测试系统可以实现对手术仪器和患者身体的三维定位，确保手术的精准进行。
在仿生医疗器械研发领域，三维光学测试系统可以进行仿生器官和人体组织的形态分析，为医疗器械的设计和改进提供科学依据。
三、地质勘探领域在地质勘探领域，三维光学测试系统主要应用于地质勘探、矿山测量和地震监测等方面。
光学三维原理
光学三维原理光学三维技术是利用光学原理获取物体表面的三维信息，从而重建物体表面的三维模型。
以下是光学三维原理的主要内容：1. 三角测量原理三角测量原理是利用光线反射和折射的原理，通过测量光线与物体表面的交点，确定物体的三维坐标。
该方法需要使用激光束或光源对物体表面进行照射，并使用摄像机拍摄光线与物体表面的交点。
通过对交点的坐标进行计算，可以确定物体的三维位置。
2. 相位测量原理相位测量原理是利用光线在物体表面上的相位变化，通过测量相位的变化量来确定物体的三维位置。
该方法需要在物体表面上粘贴特定的编码图案，并使用摄像机拍摄图案的变形。
通过对变形图案的相位进行分析，可以确定物体的三维位置。
3. 立体摄影法立体摄影法是利用两个或多个摄像机从不同的角度拍摄同一物体，通过图像之间的差异来确定物体的三维位置。
该方法需要将多个摄像机的图像进行对齐和匹配，以确定物体的三维坐标。
4. 激光扫描技术激光扫描技术是利用激光束对物体表面进行扫描，通过测量激光束与物体表面的交点来确定物体的三维位置。
该方法需要使用高速激光扫描仪和精确的控制系统，以实现高精度的三维测量。
5. 光栅纹理技术光栅纹理技术是利用光栅投影到物体表面上的纹理信息，通过分析纹理的变化来确定物体的三维位置。
该方法需要在物体表面上粘贴特定的编码图案，并使用摄像机拍摄图案的变形。
通过对变形图案的纹理进行分析，可以确定物体的三维位置。
6. 相位差技术相位差技术是利用光线在物体表面上的相位变化，通过测量相位的变化量来确定物体的三维位置。
该方法需要在物体表面上粘贴特定的编码图案，并使用摄像机拍摄图案的变形。
通过对变形图案的相位进行分析，可以确定物体的三维位置。
与相位测量原理不同的是，相位差技术只需要测量两个变形图案之间的相位差，而不需要对每个图案单独进行分析。
7. 时序加权汇聚技术时序加权汇聚技术是利用不同时间点的测量结果进行加权平均，以获得更准确的三维坐标。
该方法需要在不同的时间点对同一物体进行多次测量，并对每次测量的结果进行加权平均。
光学三维测量技术与应用
13
2.2航空三维激光扫描
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航空三维激光扫描与摄影测量技术是将三维激光扫描 仪和航空摄像机装载在飞机上，利用激光测距原理和航空 摄影测量原理，快速获取大面积地球表面三维数据的技术 。通过基于全球定位系统(GPS) 和惯性测量装置 (IMU) 的机载定位定向系统(POS) 联接，构成当今世界上摄影测 量与遥感领域最先进的 LIDAR (Lisht Detection and Ranger) 对地观测系统。
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3.3地形地貌测量
航空三维激光 扫描技术可以 用于地面的航 空遥感定位和 影像获取，还 可实时得到地 表大范围内目 标点的三维坐 标，同时，它 也是目前唯一 能测定森林覆 盖地区地面高 程的可行技术 。
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小结
光学三维测量技术的主要特点是实时性、主 动性、适应性好。光学三维测量数据经过简单的 处理就可以直接使用，无需复杂的数据后处理， 由于无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境 下应用；三维激光扫描技术和 GPS 等技术结合起 来形成的航空三维激光扫描技术，可以直接获取 真实地表的高精度三维信息，具有传统摄影测量 方法无法取代的优越性，在诸多领域得到更深入 和更广泛的应用。目前我国在这方面的技术比较 薄弱，国外成熟产品只能用于民用因此，我们应 当借鉴国外的经验，研究开发自己的适用系统， 给国家的经济建设和国防建设提供技术手段。
航空三维激光扫描系统一般由四个子系统组成 ：激光雷达发射接收系统，定位系统，数据获取、控制、 显示系统，基于地面的数据处理系统。
梁飞飞
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3.三维激光扫描技术的应用
光学三维形状测量技术的应用范围很广，从传统的 制造业到新兴的三维动画产业和虚拟现实领域等。
梁飞飞
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3.1服装制作
光学三维测量技术
再现）等诸多领域。
23-21
4
总结
光学三维信息获取技术有多种，每种方法各有其产生
背景和适用范围，各有优缺点。随着现代计算机技术的
飞速进步，计算机图形图像处理、辅助设计、多媒体技 术越来越广泛深入地应用于工业、国防、医学、影视业、 广告等各个领域，人们经常需要能迅速地获得物体表面 的三维信息，将其转变成计算机能直接处理的数据。如
23-18
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应用
3、医学图像三维表面重建： 现代医疗诊断常常需要借助一些辅助设备为诊 断提供可靠的、完整的信息，因此，人体组织与 器官的三维成像技术在现代临床医学中起着越来 越重要的作用. 医生可以将重构出的器官图像进行旋转缩放等 操作，使医生能够更充分地了解病情的性质及其 周围组织的三维结构关系，从而帮助医生做出准 确的诊断和制定正确的手术方案。
这种测量方法测量精度高，但测量范围受到光波 波长的限制，只能测量围观表面的形貌和微小位移， 不适于宏观物体的检测。
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测量原理
3、三角测量法： 光学三角法是最常用的一种光学三维测量技术，
以传统的三角测量为基础，通过待测点相对于光学基
准线偏移产生的角度变化计算该点的深度信息。根据
具体照明方式的不同，光学三角法可分为两大类：被 动三角法和基于结构光的主动三角法。
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测量原理
基于三角测量原理的三维测量技术 基于结构光的主动三角法 被动三角法 数字摄影测量技术 双目视觉
点光源法 点照明 1D线探测器 2D扫描
线光源法 线照明 2D线探测器 1D扫描
光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术是一种通过光学原理和数学模型来测量物体三维形态和位置的技术，可以应用于很多领域。
以下是一些光学三维测量技术的应用举例：
1. 航空航天：光学三维测量技术可以用于飞机、火箭、卫星等的设计、制造和维护中。
例如，利用激光三角测量法和相移法可以快速测量飞机机翼、机身的形态尺寸和表面粗糙度；利用三维扫描仪可以对航空设备进行三维建模，方便进行数字化制造。
2. 汽车制造：光学三维测量技术可以应用于汽车设计、制造、测试和维护中。
例如，在汽车制造过程中，可以利用激光三角测量仪对车身各部位进行快速、高精度的三维测量，以保证车身的精度和稳定性；利用三维扫描仪可以对汽车零部件进行三维建模。
3. 医疗领域：光学三维测量技术可以用于医学成像、手术导航和矫形医疗等领域。
例如，在牙科矫形过程中，利用激光三角测量仪可以快速，准确地测量牙齿位置和尺寸，以确定矫形方案。
4. 文化遗产保护：光学三维测量技术可以应用于文化遗产保护，如对文物、建筑、遗址等进行三维测量和数字化保护。
例如，利用三维激光扫描仪可以对文物、
建筑等进行全面而精确的三维数字化保护，方便后续保护、修复和展示。
总之，光学三维测量技术是一种非常实用的测量技术，可以在各个领域得到广泛应用，为很多工作带来了便利和效率提高。
现代光学三维测量原理
现代光学三维测量原理
现代光学三维测量原理主要包括三角测量原理和相位测量原理。
1. 三角测量原理：三角测量原理是通过测量物体上不同位置的光线方向，利用
三角关系计算出物体的位置坐标。
常见的三角测量方法包括三角形相似法、三角形边长法和三角形内角法等。
在三角测量中，通常需要使用一些辅助设备，如测距仪、全站仪和激光测距仪等。
2. 相位测量原理：相位测量原理是通过测量光波的相位差来计算出物体的形状
和表面高度信息。
常见的相位测量方法包括干涉测量和散斑测量等。
在干涉测量中，通常使用干涉仪来测量两束光的相位差，从而得到物体表面的形状信息。
在散斑测量中，通过测量散斑的位置和形状变化来计算出物体表面的高度信息。
这些光学三维测量原理在工业制造、地质测量、医学影像等领域都有广泛的应用。
随着光学技术的不断发展，光学三维测量的精度和速度也得到了显著提高，为各个领域的测量和检测工作提供了更加可靠和高效的手段。
光学三维测量技术与应用
光学三维测量技术1.引言人类观察到的世界是一个三维世界 , 尽可能准确和完备地获取客观世界的三维信息才能尽可能准确和完备地刻画和再现客观世界。
对三维信息的获取和处理技术体现了人类对客观世界的把握能力,因而从某种程度上来说它是体现人类智慧的一个重要标志。
近年来 , 计算机技术的飞速发展推动了三维数字化技术的逐步成熟 , 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 [1]: 在工业界 , 它已成为设计进程中的一环 , 凡产品设计、模具开发等 , 无一不与三维数字化测量有着紧密的结合 ; 虚拟现实技术需要大量景物的三维彩色模型数据 , 以用于国防、模拟训练、科学试验 ; 大量应用的三坐标测量机和医学上广泛应用的 CT 机和MRI 核磁共振仪器 ,也属于三维数字化技术的典型应用 ;文化艺术数字化保存 (意大利的古代铜像数字化、中国的古代佛像数字化、古文物数字化保存、 3D 动画的模型建构 (电影如侏罗纪公园、太空战士、医学研究中的牙齿、骨头扫描 , 甚至人类学的考古研究等, 都可运用三维扫描仪快速地将模型扫描、建构; 而随着宽频与计算机速度的提升 , Web 3D 的网络虚拟世界将更为普及 ,更带动了三维数字化扫描技术推广到商品的电子商务、产品简报、电玩动画等, 这一切都表明未来的世界是三维的世界。
目前 , 有很多种方法可用来获取目标物体的三维形状数据 , 光学三维测量技术(Optiacl Three-dimensional Measurement Techniques因为其“非接触”与“全场”的特点 , 是目前工程应用中最有发展前途的三维数据采集方法。
光学三维测量技术是二十世纪科学技术飞速发展所催生的丰富多彩的诸多实用技术之一 , 它是以现代光学为基础 , 融光电子学、计算机图像处理、图形学、信号处理等科学技术为一体的现代测量技术。
它把光学图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用 , 其目的是从图像中提取有用的信号 , 完成三维实体模型的重构 [2] 。