摘 要：
三维测量技术的发展始于20实际50年代末，主要由早期的接触式三坐标测量仪等发展到如今利用光、声、电、磁等原理为基础的非接触式。近几十年来，随着激光技术、精密光学技术、视频采集技术和图像处理技术的发展，基于结构光的计算机视觉技术和三位轮廓测量技术应运而生。其中尤以基于光栅投影的三维测量技术，以其具有测量速度快、精度高、视场大、可移动、非接触、获取数据多等特点，在三维测量、计算机辅助设计以及逆向工程等诸多领域拥有着广泛的应用前景。基于光栅投影法的三维测量主要步骤为通过将编制的光栅条纹通过投影仪等设备投射到被测物体，由CCD采集到条纹图像后，通过计算机进行相位场提取、相位恢复，得到绝对相位值，最后经过系统标定、坐标变换得到物体表面的三维数据。
关键词：光栅投影；三维测量；图像处理；相移法；系统标定
引言
光学三维测量技术是20世纪科学技术飞速发展所催生的现代测量技术。早期美英等国所使用的接触式三坐标测量机[1]曾广泛应用于工业生产中。但由于接触式必然造成的被测物体以及接触探头损坏，采用电、磁、声、光等原理的非接触式三维测量应运而生，断层扫描法、层切法、激光测距等早已广泛应用于生产生活的方方面面。而光栅投影法作为近几十年迅速发展的一种主动式光学测量方法，以其独特的优点吸引了众多研究人员对其研究。在这个方面，美、日、德等发达国家开始的较早。我国的相关研究大约从2000年左右开始。经过十数年的努力，相关研究已有一定积累。本文主要通过中国知网、图书馆等搜集的国内、国外有关光栅投影法三维测量的28篇论文、期刊、书籍进行综述。
研究现状
本文件综述将按照基于光栅投影结构光三维成像的主要流程步骤中的不同方法展开，将包括结构搭建、光栅条纹生成及图像处理、系统标定和点云处理四个方面。
系统光学结构搭建
2.1.1 单目视觉
单目视觉是指仅利用一台数码相机或摄像机拍摄单张相片来进行的测量工作，因其仅需一台视觉传感器，所以该方法的优点是结构简单，相机标定也简单，同时还避免了立体视觉中视场小、立体匹配难等不足。黄桂平教授及其团队[2]对单目视觉测量方法进行了研究，其中包括对几何形式法、几何形状约束法、结构光法、辅助测量棒法和激光辅助测距法进行了介绍，分析了各自优缺点以及适合的不同被摄对象和应用场合。
2.1.2 双目视觉
单目光栅投影对于摆放位置、光路等几何条件有着严格的要求，而双目光栅投影方法则原理简单，无需预先测定相机和投影仪的几何约束条件，具有很高的灵活性。其中匹配是双目视觉中最复杂、最重要的环节。
邱运春重点研究了双目光栅投影重建被测物体的方法[3]，对比了四种典型的时间相位展开方法，采用仿真光栅图片，分析比较了四种方法相位展开精度。针对二维特征匹配时间开销大问题，提出了领域搜索特征点匹配算法，利用匹配点之间存在的领域关系，将搜索范围锁定在了很小的区域中，大大降低了匹配算法时间复杂度。
叶海加及其团队[4]比较了几种常见的立体匹配方法，并针对存在的问题，提出了多种方法融于一体的高效立体匹配方法。该方法首先将计算机构造的用于解相的光栅由投影仪投射到物体上，再将计算机构造的一系列黑白相间的编码光栅也由投影仪投射到物体上;然后将畸变栅线图像由摄像机采集到计算机中，用解相光栅进行解相得到折叠在[- pi;， pi; ]区间内的相主值，用所述结构光编码方法进行相展开得到相位的周期，二者相加得到真实相位值，利用插值算法将具有相同相位的点拟合成连续曲线，从而实现了 两幅CCD图像相同相位曲线的匹配，再根据外极约束条件，得到两幅图像点的匹配。
