张建民 龙佳乐 许志辉 罗顺祺 范智晖 陈富健

摘 要： 利用工业相机、工业投影机和计算机开发一套基于数字条纹投影的快速三维形貌测量系统。通过自编软件实现对工业相机、工业投影机的自动控制和同步，通过标定、投影并拍摄条纹、条纹分析、相位展开和重构获取了物体表面的三维点云数据。经实验论证，该系统能快速自动获取待测物体表面三维数据，进行准确的三维重构。

关键词： 三维形貌测量； 标定； 条纹投影； 同步； 重构； 数字条纹

中图分类号： TN98?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）15?0119?05

Development of fast 3D measurement system based on digital fringe projection

ZHANG Jianmin1， LONG Jiale1， XU Zhihui1， LUO Shunqi1， FAN Zhihui2， CHEN Fujian1

（1. College of Information Engineering， Wuyi University， Jiangmen 529020， China；

2. MStar Software Development Inc.， Shenzhen 518057， China）

Abstract： A set of fast 3D shape measurement system based on digital fringe projection was developed by means of industrial camera， industrial projector and computer. The automatic control and synchronization of the industrial camera and industrial projector are realized with the self?made software. The calibration， projection， fringe photographing， fringe analysis， phase unwrapping and reconstruction are used to obtain the 3D point cloud data of the object surface. The experimental result confirms that the system can get the 3D data of the measuring object surface quickly and automatically， and perform the 3D reconstruction accurately.

Keywords： three?dimensional shape measurement； calibration； fringe projection； synchronization； reconstruction； digital fringe

0 引 言

随着科学技术的发展和人们生产生活水平的不断提高，仅仅得到三维世界中物体的二维信息已远远不能满足需求，作为非接触式三维测量技术的典型代表，基于数字条纹投影的三维形貌测量越来越受到关注[1?8]。该类系统由一个投影机、一个照相机和一个参考平面构成，先设计一组数字条纹图像通过投影机先后投射到参考平面和待测物体表面，并用照相机拍摄下来。由于参考平面表面形貌没有任何起伏，所以相机拍摄到的经参考平面直接反射的是没有任何形变的条纹，称為参考条纹。但经待测物体表面反射的条纹发生了形变，显然这种变形条纹携带了物体表面形貌的三维信息，基于数字条纹投影的三维形貌测量就是通过对这种变形条纹和参考条纹的对比分析提取出物体表面的三维形貌信息的。

上述传统的三维形貌测量系统存……