单传感器存在采集数据信息不完整的缺点，比如激光雷达缺乏纹理色彩信息，相机缺乏深度信息。激光雷达和相机数据融合可实现传感器之间信息互补，感知空间精准的彩色三维数据，被广泛应用于自动驾驶、移动机器人等领域。针对现阶段激光雷达和相机外参标定文献多、杂、乱等问题，文中系统地梳理了校准流程和归纳了校准方法。首先介绍了激光雷达和相机单传感器内参标定的原理和方法，并建立数学模型概述它们外参的标定原理。然后将现有标定方法从基于标靶、基于无标靶、基于运动和基于深度学习四个方向综述归纳，并分析每种标定方法的特点。最后总结全文，并指出提升标定精度基础上实现自动化和智能化的校准方案是未来标定趋势。

结构光三维形貌测量方法越来越多地应用于逆向工程、航空航天、生物医学、文物保护等领域。相位展开作为结构光三维测量中的一个关键环节对测量精度、速度和可靠性起着决定性作用。文中综述了相位展开技术的基本原理、国内外研究现状、各类方法的优缺点和未来发展方向。首先根据相位展开计算方法不同，将现有的用于结构光三维形貌测量技术的相位展开技术分为以下四类进行详细的介绍：时间相位展开技术、空间相位展开技术、基于深度学习的相位展开技术和其他相位展开技术；然后详细比较了各种技术的优缺点；最后总结了相位展开技术的特点并展望了该技术的未来研究方向。基于文中综述的内容，研究者们可用于了解各类相位展开技术的原理与进展，进而根据不同方法的特点对比结合应用需求和测量条件选择最有效的相位展开技术，实现三维形貌的精确测量。

在利用相机对物体进行感知的过程中，标定相机与外界参考系之间的位姿是测量中至关重要的一环，能否精准确定二者之间的外参决定着最终三维信息质量的好坏。然而在传统的测量系统当中，测量物体尺寸受限于针孔相机视场的大小。相比较而言，全方位相机具有视场广、成像质量高等优点，常配合旋转系统进行全景图像生成，也可配合激光雷达点云生成场景全景模型，为目前大场景测量的主流方向。就目前存在于相机与旋转系统之间外参标定的复杂问题，文中提出了一种针对全方位相机与旋转轴之间的标定方法。该方法通过使用全方位相机，对两个二维码棋盘格进行旋转拍摄，同时通过理论推导建立起可靠的数学模型作为原理支撑，并利用光束法平差，对基于解析法获得的初步结果进行再次优化，从而获得更精确的外参估计。该方法对设备安装精度要求不高，只需在相机视场范围内，考虑标定板与全方位相机之间的摆放位置即可。实验结果表明，该方法经过优化后的平均重投影误差可控制在0.15 pixel以下，满足实验测量要求，并在不同场景下展现了良好的应用效果。

条纹投影轮廓术以其高速、高精度的优点在机械零件自动在线检测、汽车制造、文化遗产保护等领域得到了广泛的应用。然而，传统的条纹投影采用单一曝光时间或单一投影强度来测量高动态范围的物体，在反射率较大的区域会发生过度曝光，超过相机传感器的最大亮度范围，导致无法获得真实的强度和准确的三维数据。为解决此问题，利用彩色相机对单色条纹投影的不同颜色通道响应，提出了一种基于单色条纹投影的高动态范围物体表面三维测量方法。该方法投影蓝色条纹图到被测物体表面，彩色相机从另一个视角采集彩色条纹图像。从采集的彩色条纹图像中分离蓝绿通道对应的两个条纹图像。从蓝绿通道条纹图像中选择不饱和且调制度最大的一组像素生成蓝绿通道的掩膜图像，利用蓝绿通道的掩膜图像和蓝绿通道条纹图像合成高动态图像。然后应用相位解算方法和系统标定，实现高动态范围物体表面形貌的三维测量。实验验证了该方法的有效性。所提方法一方面减少了投影图像的数量，避免了复杂的计算问题，提高了测量效率；另一方面，不需要额外的硬件设施。

光学三维测量中的三通道相位测量轮廓术具有高精度、易识别、自动化程度高等优点，在科学研究和工程应用中获得了广泛的关注。在三通道相位测量轮廓术中，投影仪不同通道间的色差成为影响测量精度的关键因素。针对该问题，文中开展了基于相位标靶的相位测量轮廓术投影色差建模与校正研究。提出了将带有全息投影膜的液晶显示屏（Liquid Crystal Display, LCD）当作相位标靶对投影色差建模与校正的方法。通过LCD显示条纹与投影仪投射条纹的相位，计算投影仪色差并建立其数学模型。然后通过预补偿的方法实现投影仪三通道投射色差的校正，进行实验验证校正前后对相位测量轮廓术精度的影响。实验结果表明，文中所提方法的校正效果为蓝绿通道的平均色差由0.3255 pixel校正为0.1063 pixel，红绿通道的平均色差由0.3651 pixel校正为0.1114 pixel。该方法可为三通道相位测量轮廓术提升投影质量。实测台阶的平均误差从0.489 mm减少到0.038 mm。实验结果验证了投影仪色差建模与校正方法的有效性，提升了三通道相位测量轮廓术的整体测量精度。与已有方法相比，可以有效避免相机误差带来的影响，大大缩短计算时间，能够适用于不同型号的投影仪色差测量与校正。

调谐激光吸收光谱（TLAS）技术具有非接触、抗干扰、高灵敏度等优势，可对气体进行浓度、温度、压强的测量。目前已有的压强检测模型中多以谱线的有限特征点进行提取与计算，存在易受干扰、测量误差较大的问题，因而有必要建立新的抗干扰、稳定性强的压强检测模型。针对此问题，文中根据吸收线宽的气体压力测量方法，提出了低压与高压范围内压强与谱线线型拟合函数的数学模型。结合谱线展宽原理，对不同压强下的二次谐波吸收线进行仿真研究。通过改变Gauss线型函数和Lorentz线型函数的半高宽比例关系模拟压强变化，分析信号拟合度的变化趋势，仿真结果表明，在理想情况以及激光器线宽、白噪声、背景干扰影响下，Gauss/Lorentz线型拟合度之比与压强之间存在三阶拟合关系，拟合度均保持在0.998 0以上，且与传统模型相比在动态噪声和背景干扰下具有更好的稳定性。最后对CO₂气体1 580 nm位置的实测信号进行处理，实验结果表明，实际检测谱线Gauss/Lorentz线型拟合度之比与压强之间的三阶拟合度为0.986 3，略低于仿真的拟合度0.998 7，符合仿真分析结果。文中提出的方法可以根据吸收谱线的拟合比曲线反演气体压强，为气体压强检测提供了解决方案。

Overview: Due to the large dynamic range and high precision, the optical 3D measurement technology based on phase calculation is widely used in aerospace, automobile manufacturing, biomedicine, cultural relics protection, and other fields to measure a type of surface. For example, fringe projection profilometry and phase measurement deflectometry are used to measure diffuse and specular surfaces, respectively. With the development of advanced manufacturing technology, the measurement of one type of surface cannot meet the current situation. In the existing research on diffuse and specular composite surfaces, 3D topography restoration of large gradient and discontinuous composite surfaces has been achieved. The composite surface measurement system based on fringe projection and fringe reflection can obtain absolute phase rapidly through the multi-color channel of the camera. However, the multi-color channel of the camera not only realizes the rapid measurement but also introduces the errors such as crosstalk and chromatic aberration into the system, which limits the accuracy of 3D topography restoration of composite surface objects. Crosstalk mainly comes from the process of simultaneously shooting different color stripes projected by the projector to the diffuse part of the object and displayed by the transparent display screen on the mirror part of the object. The color difference mainly comes from the different color stripes displayed by the double screen transmission of the mirror part, and there is a phase difference between the absolute phase of the two colors. Therefore, this paper studies the crosstalk elimination method based on the matrix and the color difference elimination method of absolute phase corresponding pixel deviation. Based on the crosstalk matrix, the crosstalk matrix of the projector and the transparent screen is calculated respectively according to the color light intensity relationship between the color camera, projector, and transparent screen. The stripes of different colors projected on the diffuse surface and mirror of the composite object are separated, and the absolute phase of the two parts is obtained. The absolute phase in the horizontal and vertical directions of each color channel was obtained by color orthogonal stripes, and the relationship between phase difference and pixel deviation between color channels was established to complete the pixel matching of different color channels. Finally, the pixel matching points are converted into the matrix obtained by two-dimensional interpolation to realize the pixel deviation correction of each pixel point and eliminate the influence of color difference. The experimental results show that the proposed method reduces the root mean square error of the composite step from 0.479 mm to 0.030 mm, and improves the measurement efficiency and accuracy.