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1. 研究目的与意义（文献综述）
光学三维测量是光电技术与机械测量结合的一门研究，它借用计算机技术，可以实现被测物体三维信息快速、准确的测量。随着时代和社会的发展，光学三维测量技术也取得了长足的进步，其在工业自动化生产，产品缺陷检测，生物医学工程，逆向设计，虚拟现实等众多领域有着广泛的应用[1]。
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[2]。按照成像照明方式的不同，光学三维测量技术通常分为被动三维测量技术和主动三维测量技术[3]。被动三维测量技术直接从一个或多个摄像系统获取的二维图像中获取三维信息[4]，它的关键在于从不同的图片中找出对应点，进而获得物体的表面形貌。比较常用的方法包括双目视觉[5]、阴影恢复形状法[6]等，但该方法仅适用于对被测物体细节要求不高的场合，在工业测量领域应用较少。主动三维测量技术向被测物体投射不同种类的结构光，并拍摄经被测物体表面调制而发生变形的结构光图像，然后从携带有被测物体表面三维形貌信息的图像中计算出被测物体的三维形貌数据[2]。比较常用的方法有激光扫描法[7]、相位测量轮廓术[8]、彩色编码条纹投影法[9]等，其中应用最为广泛的是相位测量轮廓术。
相位测量轮廓术的基本思想是通过计算投影到物体表面的具有一定相位差的多幅光栅条纹图像，来计算图像中每个像素的相位值，然后根据相位值计算物体的高度信息[10]。1985年，德国的m.a.n光学测量中心技术中心首先使用相移测量法来进行变形测量和振动分析[11]。1986年，dr.breuckmann首次将相移干涉法引入三维测量技术中，形成一种新的测量技术[12]：相位轮廓测量术。reinhold ritter在相位轮廓测量术的基础上开发出atos-ii 型结构光三维测量系统[13]，其采用多频外差原理进行相位计算，与基于gray编码和相移法的相位计算方法相比，该方法的相位计算精度更高，可得到较高的测量精度。与国外相比，虽然国内在测量精度、测量稳定性上都存在一定差距，但清华大学[14-15]等多所高校也推出了商品化的结构光测量系统，如：北京天远三维科技有限公司的 okio-ii 型三维扫描仪，性价比高，价格低廉。
2. 研究的基本内容与方案
本课题建立的基于光栅投影法的精密三维测量模型如图1所示。该三维测量系统由一个ccd相机和一个dlp投影仪组成。测量时使用dlp投影仪向被测物体投射一组具有固定相位差的光栅图像，并使用ccd相机同步拍摄被测物体表面变形的光栅图像；然后利用相位计算方法得到光栅图像的绝对相位值；最后根据预先标定的系统参数从绝对相位值计算被测物体表面的三维点云数据。
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的相关知识。确定方案，完成开题报告。
第4－10周：完成英语论文翻译；搭建系统硬件完成对光栅图像的投影和采集；参考相关文献，研究光栅图像的相位计算，对相机、投影仪进行系统标定；将得到的深度数据拟合成点云模型，实现对物体的三维测量。
第11-15周：进行调试、仿真、实际操作，完成论文撰写工作。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] luhmann t, robson s, kyle s, et al.principles, techniques and applications[j]. 2006.
[2] 张启灿. 动态过程三维面形测量技术研究[d]. 成都: 四川大学, 2005.
[3]叶声华, 邾继贵, 王仲, 等. 视觉检测技术及应用[j]. 中国工程科学, 1999.1(001): 49-52.
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