1.幾種比較成熟的方法

1.1飛行時間發

原理：通過直接測量光傳播的時間，確定物體的面型。發射脈衝訊號，接受發射回的光，計算距離。

精度：毫米級

優點：原理簡單，可避免陰影和遮擋等問題，且儀器便攜化。

缺點：精度相對較低

1.2莫爾條紋法

原理：採用兩組光柵，一個主光柵，一個基準光柵，通過基準光柵來檢測輪廓表面的主光柵，並根據條紋規律來推算物體的輪廓面型。

優點：過程運算量小，比較容易實現快速測量。

缺點：單從莫爾等高線不能判定物體凹凸，且光柵製作存在侷限性，一般應用於工業線上質量檢測。

主要兩類：影像型莫爾條紋和投影型摩爾條紋

①影像型摩爾條紋

 優點：測量精度高

缺點：要求較大光柵面積，至少覆蓋待測輪廓，且光柵要緊挨待測物體

②投影莫爾法

將一個光柵投射到被測物體上，旁邊使用另一個光柵觀測行程的摩爾條紋，分析觀測到的摩爾條紋，就可得到深度資訊。

優點：適合測量較大物體。

1.3立體視覺發

原理：由多幅影象（一般兩幅）來獲取物體三維幾何資訊的方法。主要模仿生物，幾乎所有具備視覺的生物，都是兩個眼睛。利用成像裝置從不同位置獲取被測物體的兩幅影象，通過計算影象對應點間的位置偏差，來獲取物體的三維幾何資訊。

優點：原理簡單，對材質顏色等物面性質及背景光等環境因素要求較低，在超大型三維測量如建築物測量中具有不可替代的優勢。

1.4鐳射三角法

每次投射器投射一條光線到物體上，攝像機對帶有光條紋的物體成像，影象上的光線特徵恰恰對應投射器的光線。根據三角測量原理，可確定落在物體上光線的深度資訊。

優點：原理簡單，精度較高，因為使用單色性好的鐳射使得這種方法很少受物體表面紋理的影響相對較穩定，因此鐳射三角法在精度要求較高、環境較為複雜的工業檢測領域，應用非常廣泛

缺點：由於單幀影象得到的資訊非常有限，鐳射三角法還需要一次一維的移動掃描，這也導致該方法效率較低。

1.5機構光技術

是一種主動的三角測量技術。

原理：由光源投射可控制的光點、光條或光面結構，光在物體表面形成特徵點，線或者面，並由成像系統捕獲影象，
得到特徵點的投射角，然後根據標定出的空間方向、位置引數，利用三角法測量原理計算特徵點與攝像機鏡頭主點
之間的距離。

幾種比較典型的編碼結構光方式：

根據編碼圖案，將編碼結構光分為了離散編碼和連續編碼兩大類。

如圖1．6所示。若沿著一行掃描編碼結構光的數字投影條紋圖案，我們會發現離散編碼的圖案中，
碼字(codeword)相同的區域其掃描輪廓線的值也是一樣的，
而相同碼字區域的大小也很大程度上代表了重構出來的三維點雲的密度；
然而，在連續編碼圖案上，掃描輪廓線則為一條連續平滑的亮度曲線，在一個週期內每個畫素都有唯一的碼字，
正是如此，該方法才能夠獲得與影象解析度相當的點雲密度。
而時間編碼則是使用同一個畫素點不同時間下的多個碼字來確定該點的位置資訊。

當然，也有一些方法結合時間和空間策略共同確定位置資訊。

離散型時間編碼方法主要代表有：自然二進位制編碼，Gray碼。

離散型編碼可以通過空間域或時間域進行編碼實現。

空間編碼和時間編碼是通過碼字解碼的方式不同來區分的，空間編碼需要周圍相鄰碼字共同確定中心碼字的位置資訊，

理論上講，連續性編碼方法既可以採用週期性模式，也可以採用非週期性模
式。然而非週期性模式往往限制了模板大小，目前影象亮度等級有限，只有256
級的情況下，無法絕對唯一地標識大範圍空間。因此，週期性模式影象配合時間
域交叉技術獲得廣泛認可。

連續性編碼方案中，最具有代表性的是相移輪廓術和傅立葉輪廓術。

①傅立葉變換輪廓術

 圖1．7所示。輪廓測量法利用數字濾波技術，將頻率較高的載波和頻率較低的面形分離出來，然後進行反變換，

得到包含高度資訊的相位，在通過標定得到的相位高度對映關係得到三維面型資訊。傅立葉變換輪廓術只用一

幅圖就可以得到相位值測量面型資訊，但該方法計算量大，使用FFT產生的洩漏、混頻、柵欄效應等會產生誤差，

採用數字濾波器也需要不斷試錯才能得到正確的引數。

②相位測量輪廓術

相位測量輪廓術(PMP：Phase Measurement Profilometry)的基本思想就是

通過3F(F為相移法中採用的頻率個數)張具有一定相位差的條紋圖來計算相位，然後再結合相位-高度對映關係式

計算出物體的高度分佈。

相位測量輪廓術的原理同樣如圖1．7所示，將正弦光柵影象投影到物體表面，同時用成像裝置採集變形條紋。

然後開始投影第二幀正弦光柵圖案，同時採集這一幀的變形條紋……整個過程重複Ⅳ次，而每一幀圖案相對前一幀

的相移為2，r／N。

典型的幾種演算法被廣泛應用於實際測量中，分別是三步相移法，四步相移法，五步相移法和六步相移法。

相比傅立葉輪廓術，相位測量輪廓術運算量要小很多，而且可以用查表法進一步降低運算量，這使得相位測量輪廓術

在高速高精度實時三維測量[31】中運用的非常廣泛。