杜 睿，段发阶，李 遥，傅 骁

(1.天津大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2.中国船舶工业系统工程研究院，北京 100861)

0 引言

随着智能制造水平的提高，空间点坐标测量的作用日益凸显。基于机器视觉的测量方法由于具有使用灵活、精度较高且非接触等优点，成为研究热点[1-6]。然而，传统面阵相机最高帧率仅约数百Hz，限制了其在高频测量领域的应用。正交分光成像系统是近年来出现的一种结构新颖的光学测量装置，其包含球面镜、柱面镜等光学结构与2套正交放置的线阵电荷耦合器件(线阵CCD)传感器。当成像系统拍摄光点时，光点在2套线阵CCD传感器上形成的光斑峰值坐标，可等效于面阵相机中成像点的x、y轴坐标。

正交分光成像系统在高频动态坐标测量领域具有独特优势。一方面，由于其使用2套线阵CCD传感器代替面阵传感器，因此帧率远高于普通面阵相机；另一方面，线阵CCD中光斑峰值位置提取速度高于面阵CCD，使得图像处理效率极大提升。因此正交分光成像系统在高频测量领域具有普通面阵相机无可比拟的优势。

目前，国内外对基于线阵相机的坐标测量已经开展了诸多研究[7-9]，但针对正交分光成像系统中采用的光学结构，国外尚未见相关报道。国内天津大学对该成像系统进行了较深入的研究[10]，刘昕彤采用正交分光成像系统，对刚体上多光点进行成像，通过对成像位置的解算，完成刚体的位姿测量[11]；刘海庆等使用多台系统，搭建正交分光成像系统网络，通过立体视觉原理，实现对空间点的三维坐标测量[12]。……