朱荣刚 张敏涛 朱霞 陈鹏

摘  要：基于多相机机器视觉的三维测量技术，需要在被测物体表面寻找特征点，根据特征点在各相机中图像位置的不同来确定其在空间中的三维坐标。如果被测物体特征点不明显，又或者较少的话，需要人为粘贴标记点。因此，测量结果的分辨率不高、测量过程也比较烦琐。通过条纹投影给被测空间添加二维相位分布，以此来实现对被测物体连续的特征点标记将能够解决上述问题。文章详细介绍了该技术中的相机标定、全局相位求解以及面形复原全过程，可为机器视觉在三维测量中的应用提供借鉴。

关键词：三维测量;相位测量;条纹投影;机器视觉

中图分类号：TP391                 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）16-0093-04

Research on Stereo Measurement Technology Based on Fringe Pattern

Phase Matching

ZHU Ronggang， ZHANG Mintao， ZHU Xia， CHEN Peng

（College of Network and Communication Engineering， Jinling Institute of Technology， Nanjing  211169， China）

Abstract： 3D measurement technology based on multi camera machine vision needs to find feature points on the surface of the measured object. According to the image position corresponding to the feature point in different cameras， the spatial three-dimensional coordinates of the feature point are determined. If the feature points of the measured object are not obvious or there are few feature points， it is necessary to manually paste the marked points as the feature points. Therefore， the resolution of the measurement results is not high， and the measurement process is cumbersome. The two-dimensional phase distribution is added by projecting the fringe pattern to the measured space. In order to realize the continuous feature point marking of the measured object， the above problems can be solved. This paper introduces the whole process of camera calibration， global phase solution and surface shape restoration in detail. It provides a reference for the application of machine vision in three-dimensional measurement.

Keywords： three dimensional measurement; phase measurement; fringe projection; machine vision

0  引  言

基于多相机的三维测量技术，是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的多幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。这种方法具有结构简单、效率高和成本低等优点。适合在线、非接触监测的应用场景。因此，近年来许多学者对此进行了大量研究[1-3]。其中，多数工作集中在对测量系统的数学建模、系统的标定方法[4，5]以及目標特征点匹配算法[6]的研究上，这里又以特征点匹配最为关键，直接影响测量结果的准确性和精确性。因此，本文将采用条纹投影的方法，通过空间相位的唯一性，实现准确匹配，来提高测量精度。

1  原理

这里以双相机条纹投影三维测量为例。……