针对结构光测量时手工调节相机参数易导致图像质量的随机性，进而导致标定精度的下降及调参环节重复繁琐的问题，提出了一种结构光测量的相机标定自适应调参方法。首先，设计了一套相机自动调参装置，根据三个调参环调节时的图像变化机理，选取标定板面积占比、图像清晰度及图像对比度三个参数，分别定义焦距调节环、对焦环及光圈调节环。其次，为实现相机的高精度标定自适应参数调节，针对传统Brenner函数的缺陷，通过一种改进的Brenner自动阈值函数，实现对图像清晰度的精确快速对焦，并对标定板图像感兴趣区域的前景与背景进行分割，计算图像对比度，根据标定的重投影误差，确定标定相机的最优调节区间，以自适应调参搜索控制方法进行标定参数调节。最后，为提高自适应标定调参时电机的搜索定位速度，建立了调参函数模型，并通过物距及像素长度自适应计算焦距。三维测量调参实验表明，相比于手工标定，基于提出的调参方法能在5 s内实现自动调参，且重投影误差减少66.57%。

针对结构光测量系统直接标定法存在的物像映射模型全局适用性差问题，提出了一种基于畸变模型的分区域标定方法。首先，用张正友平面标定法则估计相机的线性成像投影矩阵。然后，将该矩阵作为初值，通过最小二乘法求解相机的畸变参数。最后，根据畸变偏移矢量分布规律划分出图像子区间并进行标定。在相同场景中的实验结果表明，相比全局直接标定方法，本方法在X方向和Y方向的标定精度分别提升了37.40%和56.20%，在结构光测量领域具有广泛的适用性。

多视角结构光测量是利用结构光测量系统从多个角度测量实现被测对象完整表达的过程,所以多个视角下测量数据的拼接影响了被测对象的完整性。提出一种利用深度学习估计位姿并直接进行多视角数据拼接的方法。结构光测量模型为四步相移配合多频外差法,实现单次高精度三维重建。使用只看一次(YOLO)网络识别被测对象的3D包围盒角点,采用n点透视(PnP)算法进行目标位姿估计。由于测量系统和位姿估计的坐标系均统一到单目相机下,多个视角的数据直接利用估计的位姿进行拼接。建立相邻点云的特征描述子,利用迭代最近点(ICP)算法实现高精度拼接。结果表明,提出的测量方法能够有效实现多视角结构光数据的拼接;位姿估计的平移精度优于3 mm,旋转精度优于1°,拼接点云的平均偏差为0.02 mm;这与利用标志点拼接的结果具有可比较的精度水平。拼接方法适用于单次可完整估计位姿的多视角结构光测量,提升了多视角拼接效率。

线结构光三维测量系统被广泛应用在物体测量、目标检测和焊接等众多领域,而激光光条中心的提取是该系统的关键技术之一。鉴于此,提出一种新的自适应阈值光条中心提取算法,即内部推进算法。所提算法不仅提取速度快,而且具有较好的精度和鲁棒性。所提算法根据激光光条在图像中的分布特点,通过所提的内部推进方法在光条内部沿光条中心向前或向后推进,避免对图像内不含光条区域的访问,从而提高算法速度。所提算法通过改进的Otsu自适阈值算法在内部推进中不断地更新阈值以计算中心。实验结果表明,所提算法具有提取速度快、算法复杂度低、鲁棒性好、精度高和抗噪性良好等优点。

齿轮齿廓偏差是齿轮检定中的重要参数之一。文章采用新型复合齿轮线结构光测量系统, 对一级标准（u=1μm,k=3）齿轮渐开线样板的齿廓进行了测量, 从机、热、光、电等多个方面分析了测量误差的来源, 并以JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与指南》为基础, 评定了用该系统测量齿轮齿廓偏差的不确定度。研究表明,用该测量系统测量齿轮齿廓时存在误差, 包括: 仪器测量重复性误差、渐开线样板标准量误差、样板线膨胀误差、顶尖同轴度误差、齿轮安装偏心误差、线结构光系统误差等, 其中CCD相机标定误差、结构光视觉模型标定误差以及线结构光光条中心检测误差所引起的合成标准不确定度为0.98μm, 是新型复合齿轮线结构光测量系统误差的主要来源, 并通过分析计算得到该测量系统扩展不确定度为2.3μm（k=2）, 可以满足测量精度在2.3μm以上的齿轮测量。

振镜扫描系统因其具有高速和高精度等优点被广泛应用于激光快速成型、激光精密打标和激光扫描测量等诸多领域,但因振镜系统的引入而存在系统测量误差。鉴于此,首先搭建线激光一维振镜扫描系统并采用双棋盘格标定板的标定方法对系统进行标定,然后建立系统的误差模型并对扫描过程中的测量误差进行理论分析,最后针对振镜转角误差提出一种基于查表法的补偿方法。实验结果表明,当测量工作距离为250 mm左右时,误差补偿后,中心距离的方均根误差从0.733 mm降低至0.061 mm,标准差从0.200 mm降低至0.060 mm,说明该方法能够显著提高系统的测量精度和鲁棒性。

提出一种新的快速激光条纹中心提取算法,该算法具有较好的抗噪声或冗余点能力。该算法在传统重心算法的基础上结合轮廓跟踪算法,根据激光条纹在图像中的分布特点,通过阈值轮廓跟踪算法避免了对图像中不包含激光条纹区域的扫描,以此提高了提取速度,不用对整幅图像完成一次扫描即可计算出激光光条中心。所提算法具有复杂度低、计算简单、程序运行时间少等优点。实验结果表明:该算法能够实现对光条中心的快速提取,比Steger算法提速将近70.37倍,比传统重心算法提速将近4.48倍;对光条图像增加噪声(冗余)点后发现,所提算法具有优良的抗噪效果。

为了快速实现花瓶等具有回转体性质文物的三维数字化,提出了一种非接触式测量方法,并研制了一套文物数字化三维重建系统,克服了文物三维重建时内腔信息缺失以及纹理畸变的问题。对于内腔,通过光学镜片改变激光测距仪光束的方向,结合转台和导轨的运动来获取文物内腔的点云数据;外形点云由线激光扫描仪结合转台运动来获取;为减小文物纹理的畸变,通过相机搭配远心镜头来获取文物不同转动角度位置的纹理图像,然后把所有角度位置提取的像素依次拼接在一起,形成完整的外形纹理展开图。最后介绍了对系统测量误差进行标定与补偿的方法。实验结果表明:此系统可实现对花瓶类文物的三维数字化,重建精度在0.5 mm以内。可满足在博物馆现场对文物进行快速安全三维数字化的需求。

提出了一种基于结构光多频相移法的相位校正算法。基于相位梯度,建立可靠度判据,将煤块有效测量区域内的相位点分成两类,并依次对其进行校正。实验分析了所提结构光投影算法的适用性,并测量该算法的精度。实验结果表明,所提方法较好地解决了煤块表面形貌测量中无效相位点的问题。