提高结构光投影轮廓术中三维成像质量的算法研究

董延清，徐永泽，王宴华，李宏升，陈文聪，史 鹏

(青岛理工大学 理学院，青岛 266525)

近年来，随着逆向工程和三维成像技术的发展和应用，获取现实世界物体的三维数据并进行三维成像的方法得到了越来越多的关注和研究。目前的三维成像技术主要分为接触式和非接触式两种，其中接触式测量虽然有较高的精度，但接触难免会对被测量物体表面造成损伤，而且受制于被测量物体的尺寸，测量效率也会下降；非接触式包括全息照相法、散斑干涉法、被动式非相干法和主动式非相干法等，其中主动式非相干法中的结构光投影轮廓术以结构光为载体，利用投影条纹的相位信息来还原物体的三维形貌，因其非接触、高速度、高准确度等优点，被广泛应用于逆向工程、医学影像、三维视觉等领域，随着工业检测精度的精细化，其更被应用于孔洞检验[1]和工业磨痕检测[2]等机械、土木工程领域，成为当前最具有发展前景的三维形貌采集和重建技术之一。

正弦结构光三维成像系统需要投影正弦条纹[3]，条纹投影到物体表面后会因物体表面的高度不同而产生相位调制，根据相位差进行相位解包裹等操作便可将物体的高度信息提取出来。基于正弦结构光的傅里叶变换轮廓术(Fourier Transform Profilometry, FTP)采用傅里叶变换法[4-5]，将一幅含有条纹相位差信息的图像进行傅里叶变换处理，使图像信息从空间域转换到频域，在频域中进行滤波操作，把含有变形条纹的基频信……