提出一种通过相机和投影仪的空间几何约束来展开相位包裹的方法, 只需要对结构光投影测量系统进行标定, 不需要进行传统的时间或空间相位展开.通过投影单周期条纹得到物体的大致高度信息以确定虚拟深度平面, 在虚拟平面z0min处, 根据结构光系统的标定参数创建最小绝对相位图, 物体的包裹相位逐像素与进行比较, 即确定条纹级数, 实现相位解包裹.该方法具有良好的鲁棒性, 对硬件要求低, 采集图像少并且不需要额外的物体来获得z0min, 能够实现自适应动态测量.实验结果表明, 在同等条件下, 与传统时间相位展开方法相比, 该方法的相对误差降低了14.33%, 同时简化了测量方法, 能够有效实现物体的三维形貌测量.

高精度水下三维成像可以获取更多的目标信息,有利于提高水下目标的识别率,一直是水下光电成像的重要研究方向之一。距离选通成像技术可以获取目标的距离信息,但由于选通深度的限制,难以直接从多幅选通图像重构出高精度的三维图像。在基本距离选通成像技术基础上,以较小的选通延迟时间间隔获取多幅距离选通切片图像,对这些图像的像素灰度值进行统计分析和曲线拟合,可以获取每个像素的距离值,从而重构出高精度的目标三维图像。理论分析表明,该方法的距离解算精度可能达到厘米级。

为了对微纳加工工件进行三维形貌测量，建立了基于数字微镜的并行激光共焦显微检测系统。首先，利用衍射光学对数字微镜的夫琅禾费衍射模型进行了研究。接着，利用数字微镜实现扫描像素单元为2×2，周期为T=3的并行扫描模式。然后对三维图像重构算法和激光散斑匀化进行了分析。最后，利用该系统分别对镀膜平板、WSZ位置灵敏阳极探测器以及螺钉进行了三维测量。实验结果表明，在轴向平移台步距为10 nm的条件下，该系统能准确重构出样品三维形貌。该共焦显微检测方法能大大提高共焦扫描速度，能很好地满足一般工业检测需求，本文为并行共焦检测技术提供了一条新的研究和应用方法。