条纹投影三维测量技术的检测精度依赖于绝对相位与深度关系的标定过程，传统的标定方法步骤复杂、用时较长，在双目测量系统中对左右相机分别标定时尤为明显。因此设计一种基于立体靶标的标定方法，靶标由两个平面组成，各个靶标平面上附着规格已知的图案，平面连接处用特殊图案标识，用于区分左右两面。立体标靶实现双目测量系统相机外部参数与相位-深度的同时标定，将标定时间减少了一半，简化了标定流程; 经过实验验证，利用立体标靶可以精确地进行深度（Z）以及横向（XY）的标定，实测误差小于0.053毫米，方法在双目乃至多节点三维测量系统的标定过程中具有应用价值，增加标定效率同时可避免累计误差产生。

圆环编码标志点广泛应用于三维测量领域中,标志点的中心提取精度直接影响了系统的测量精度。针对当前圆环编码标志点中心提取方法易受拍摄角度影响的问题,提出了一种基于编码环带径向直线拟合提取标志点中心的方法。首先对图像进行预处理,提取其边缘,分割出编码标志点环带中的径向直线,然后利用高斯拟合法对边缘点进行亚像素定位。将提取出的亚像素边缘点集映射到参数空间变成曲线,求出所有曲线的交点。最后利用随机采样一致性算法进行拟合,映射到原始坐标空间得到中心坐标。仿真结果表明,随标志点尺寸和拍摄角度的增大,该方法提取的中心坐标误差从1 pixel降低为0.05 pixel。实验测量发现,在标靶尺寸、拍摄角度不同的情况下,该方法提取的中心坐标误差保持1 pixel以内,与椭圆拟合法相比,标定相机的重投影误差减少了20%,标定结果更加精确。

调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高分辨率、 高灵敏度和快速测量等优点在工业生产、 环境污染监测等方面受到广泛应用。 波长调制光谱(wavelength modulation spectrum, WMS)的二次谐波信号经常用作气体浓度反演的检测信号。 TDLAS检测性能与系统参数, 如锁相放大器的时间常数、 扫描幅度、 扫描频率、 调制幅度、 调制频率等的选取紧密相关, 实际测量中各参数的选择多以谱线形态特征为依据, 参数之间的关联性未能得到较好体现。 由于信号的采样与处理均在频域对谱线产生作用, 各参数之间的作用相互关联。 然而很少有研究参数对谱线频域的影响, 针对此问题, 在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响。 通过保持其他参数不变, 只改变一个参数的方法, 得出各个参数对信号线型、 频率特征及噪声引入的影响规律, 继而分析并验证了多参数联合变化对谱线频带的决定作用。 与基于时域特征的传统方法相比, 基于谱线频率特征分析一方面具有与谱线信号采集检测处理机理相近的优点, 另一方面可以直观得到各参数对主频带的影响和不同频率信号的衰减趋势。 总结出基于频率特征的各参数的基本选取方法, 以谱线频带和截止频率相互关系为判定标准, 截止频率的大小由锁相放大器时间常数决定。 通过设置合适的时间常数和扫描参数使信号频带与截止频率相近但不相交, 使谱线频带内频率分量不产生衰减, 频带外噪声得到最大抑制; 再根据锁相放大器的性能和信号信噪比来确定调制参数, 使谱线主频幅度最大; 最后根据系统需求确定采样率。 单周期采样点不变时, 低扫描频率时检测精度相对提高但耗时较长; 反之, 扫描频率提高, 速度变快但检测精度下降。 通过联合影响规律调整关**数, 减小硬件限制对参数最优值选取造成的影响。 可在考虑系统检测需求与硬件条件限制的前提下, 通过参数选择得到最优二次谐波信号, 为此技术的实际应用提供了参数优化的实验依据与参考方法。

针对镜面物体三维测量系统中两显示屏无法精确平行正对的问题, 提出了一种在镜面物体三维测量系统中通过软件产生变形条纹等效两显示屏精确平行正对的方法。该方法首先采用机器视觉技术标定两显示屏的外参。然后基于所标定的外参, 利用软件编程产生等效两显示屏平行正对的变形条纹, 变形条纹通过半透半反镜后所成的像在相机坐标系内呈现前后精确平行正对的关系。最后, 利用对应两个显示屏上的变形条纹计算相应位置相位的差值, 并通过均方根误差定量评定所提出的方法。实验结果表明, 所提出的方法能将水平方向的均方根误差缩减为原来的24.21%, 竖直方向的均方根误差缩减为原来的8.15%, 从而提高三维测量系统的精度。