结构光编码测量技术在火星高分相机中的应用

曹智睿，董吉洪

（中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 空间三部，吉林 长春130000）

1 引 言

在首次火星探测任务高分辨率相机的研制过程中，加工了许多具有精密三维形貌要求的结构件用于高精度的标定、测试和试验等工作。为了检测这些结构件的加工精度，通常使用三坐标测量设备，以接触测量的方式获取若干采样点的空间位置信息，并进一步拟合待测表面的三维形貌。受待测表面三维形貌特点和测量效率等因素的制约，通过三坐标测量三维形貌时的采样点密度难以大幅度提高，从而制约了复杂三维形貌的测量精度；另外，通过有限采样点拟合得到的三维形貌无法有效反应待测表面局部位置的凸点、凹点等加工误差，而这些加工误差将严重影响火星高分辨率相机的标定、测试和试验精度，甚至破坏相机精密的光机结构位置关系。结构光编码测量技术具有非接触、高密度和高效率等优点，被广泛应用在工业测量、模具制造、医学影像、文物重建等领域［1-4］，可有效解决三坐标测量设备存在的上述技术问题。

结构光的编码方法是结构光编码测量技术的重要基础，随着DLP数字投影技术的发展，结构光编码的灵活性和多样性大大增加，现有的结构光编码方法主要包括格雷码［5-6］、正弦相移［7-9］、梯形相移［10-12］、三角相移［13-14］以及格雷码与相移结合［15-18］等。其中，格雷码与正弦相移结合的编码方法因其高采样密度和易于相位展开等优点应用最为广泛。……