在单目结构光的三维测量系统中, 由于投影仪倾斜投影,参考平面上的条纹周期展宽, 给测量带来误差, 降低了测量精度。同时受大物体自身几何和形貌等因素的影响, 以及相交轴测量系统的限制, 其单幅面测量范围受限, 很难一次测量大物体完整的三维形貌, 而且在测量大物体时, 摄像机镜头非线性畸变也影响测量精度。根据参考平面上光栅条纹的周期变化规律, 提出了一种适用性好、方便快捷的条纹周期校正的理论模型,在此基础上,提出了基于条纹周期校正的四步相移法的理论模型, 进而提出了基于条纹周期校正的时间相位展开法的理论模型。采用摄像机镜头非线性畸变校正模型, 提高测量精度。在被测物表面粘贴标志点, 获取其三维坐标, 利用SVD分解和L-M优化算法求取转换矩阵, 并在设定的全局坐标系下实现三维图像拼接, 采用线性加权算法, 对重叠区域进行图像融合。实验结果表明, X轴的拼接误差为0.14 mm, Y轴的拼接误差为0.16 mm, Z轴的拼接误差为0.19 mm, 其拼接误差均在测量误差允许范围之内。

提出了基于投影的三维测量拼接方法，用于测量大尺度钢板表面的三维形状。首先，利用光学扫描仪、背景投影仪两种装置实现大尺度钢板的三维测量。其中，三维光学扫描仪负责测量大尺度钢板不同部分的三维数据，背景投影仪用于向被测钢板投射背景纹理；然后，利用基于随机抽样一致性算法(RANSAC)的拼接算法，将不同时刻测量的局部三维数据进行拼接，得到完整的钢板三维数据；最后，提出了一种拼接误差的评价方式来检验拼接精度。实验结果表明:所提方法的单次拼接精度为0.5 mm左右；测量一个7.5 m长的钢板，其累计拼接误差为2 mm左右。得到的结果基本满足船舶外板加工的精度要求，具有较高的实用价值。