2024年6月4日发(作者：梁丘芸芸)

基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统

研究

一、本文概述

随着计算机视觉和光电技术的快速发展，三维测量技术在许多领域，

如工业制造、生物医学、文化遗产保护以及虚拟现实等，都展现出了

巨大的应用潜力。其中，基于数字光栅投影的结构光三维测量技术以

其高精度、高效率、非接触性等优点，成为了研究的热点。本文旨在

深入探讨这种技术的原理、系统构成以及在实际应用中的优势和挑战，

以期为相关领域的科研和工程实践提供理论支持和实践指导。

本文将详细介绍基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的基本原

理，包括数字光栅投影的原理、结构光的生成与编码、以及相机与投

影仪的标定等。文章将构建一个完整的结构光三维测量系统，包括硬

件选择和配置、软件系统设计和实现等，并对系统的性能进行评估。

本文还将探讨该技术在不同应用场景下的适用性和限制，如动态物体

的测量、复杂表面的处理等。

本文将总结基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的发展趋势和

前景，分析当前存在的技术瓶颈和挑战，并提出相应的解决方案。通

过本文的研究，期望能为结构光三维测量技术的进一步发展和应用提

供有益的参考和启示。

二、结构光三维测量技术基础

结构光三维测量技术是一种非接触式的三维重建方法，它利用结构光

编码和解码的原理，通过对物体表面投射特定的光栅条纹，结合摄像

机获取的图像信息，实现物体表面的三维形态重建。结构光三维测量

技术以其高精度、高效率、易操作等优点，在机器视觉、逆向工程、

质量检测等领域得到了广泛的应用。

结构光三维测量技术的基本原理是将特定的光栅条纹投影到物体表

面，这些条纹在物体表面形成特定的变形。摄像机捕捉到变形后的条

纹图像后，通过解码算法提取出条纹的变形信息，进而恢复出物体表

面的三维形态。其中，光栅条纹的生成和投影是结构光三维测量的关

键步骤，常见的光栅条纹有正弦条纹、二值条纹等。

在结构光三维测量系统中，摄像机和投影仪是两个核心组件。摄像机

负责捕捉投影到物体表面的条纹图像，而投影仪则负责生成并投影光

栅条纹。摄像机和投影仪之间的相对位置关系需要通过标定来确定，

以确保测量的准确性。

2024年6月4日发(作者：梁丘芸芸)

基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统

研究

一、本文概述

随着计算机视觉和光电技术的快速发展，三维测量技术在许多领域，

如工业制造、生物医学、文化遗产保护以及虚拟现实等，都展现出了

巨大的应用潜力。其中，基于数字光栅投影的结构光三维测量技术以

其高精度、高效率、非接触性等优点，成为了研究的热点。本文旨在

深入探讨这种技术的原理、系统构成以及在实际应用中的优势和挑战，

以期为相关领域的科研和工程实践提供理论支持和实践指导。

本文将详细介绍基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的基本原

理，包括数字光栅投影的原理、结构光的生成与编码、以及相机与投

影仪的标定等。文章将构建一个完整的结构光三维测量系统，包括硬

件选择和配置、软件系统设计和实现等，并对系统的性能进行评估。

本文还将探讨该技术在不同应用场景下的适用性和限制，如动态物体

的测量、复杂表面的处理等。

本文将总结基于数字光栅投影的结构光三维测量技术的发展趋势和

前景，分析当前存在的技术瓶颈和挑战，并提出相应的解决方案。通

过本文的研究，期望能为结构光三维测量技术的进一步发展和应用提

供有益的参考和启示。

二、结构光三维测量技术基础

结构光三维测量技术是一种非接触式的三维重建方法，它利用结构光

编码和解码的原理，通过对物体表面投射特定的光栅条纹，结合摄像

机获取的图像信息，实现物体表面的三维形态重建。结构光三维测量

技术以其高精度、高效率、易操作等优点，在机器视觉、逆向工程、

质量检测等领域得到了广泛的应用。

结构光三维测量技术的基本原理是将特定的光栅条纹投影到物体表

面，这些条纹在物体表面形成特定的变形。摄像机捕捉到变形后的条

纹图像后，通过解码算法提取出条纹的变形信息，进而恢复出物体表

面的三维形态。其中，光栅条纹的生成和投影是结构光三维测量的关

键步骤，常见的光栅条纹有正弦条纹、二值条纹等。

在结构光三维测量系统中，摄像机和投影仪是两个核心组件。摄像机

负责捕捉投影到物体表面的条纹图像，而投影仪则负责生成并投影光

栅条纹。摄像机和投影仪之间的相对位置关系需要通过标定来确定，

以确保测量的准确性。