提出通过构造光刀平面，采用单应性矩阵的计算方法，完成线结构光系统标定。该方法通过在相机景深范围内平移标定靶，获取不同位置的光刀图像和靶标图像，从同一位置的两幅图中提取出特征点图像，构成一个光刀平面。按照相机针孔成像模型，可以建立光刀平面与相机系统的单应性矩阵关系，并计算出该矩阵，从而完成标定。在测量时，只需根据提取出的光刀图像像素坐标，结合单应性矩阵即可得到待测物体坐标，再结合平移设备，便可完成对整个物体的测量。实验证明，线结构光系统标定最大残差小于0.05 mm，标准差小于0.02 mm，两个面之间的测量距离相对误差低于1.3%。整个系统标定过程简单，适用于快速标定线结构光系统和工业化测量。

针对传统线结构光光刀平面标定方法精度不高、标定过程复杂的问题, 在实验系统装调分析的基础上, 提出了线结构光光刀平面的修正方法。首先, 在线结构光旋转扫描测量原理的基础上, 设计了一种棋盘格与光刀平面重合的标定方案, 建立成像平面与光刀平面的映射关系; 然后, 根据实际装调过程中光刀平面与旋转轴的调整误差, 提出光刀平面与旋转轴夹角计算的实验方案, 确定出光刀平面与旋转轴的位置关系, 并获得夹角θ＝1.146°; 最后, 以牙齿肩台预备体为测量对象, 对比分析了光刀平面与旋转轴夹角修正前后的三维形貌。实验结果表明, 牙齿肩台预备体旋转中心附近的凸起变形得到明显改善。

设计了基于投影光刀的关节面三维轮廓旋转检测系统。采用摄像机针孔模型, 实现了检测系统的快速标定; 通过优化的重心算法, 提取出投影光刀的中心线, 获取了关节面的截面轮廓线; 通过分析投影光刀平面与转轴之间的夹角, 完成了截面轮廓线的倾斜校正, 实现了关节面三维轮廓数据的准确重建。结果表明, 该检测系统具有非接触、高精度等特点, 可有效解决股骨假体关节面的复杂轮廓检测问题。

针对传统线结构光光刀平面标定方法测量精度不高, 应用范围小的问题, 提出基于平面标靶的线结构光系统光刀平面标定, 对无激光的标靶图片进行迭代摄像机标定, 有激光的标靶图片进行光刀平面标定.提出光强符合均匀分布的平顶激光检测中心算法, 将平顶激光建模为矩形的台阶函数, 估计背景亮度和前景亮度, 确定亮条纹宽度, 再将窗口内的有效像素参与重心计算, 得到光条纹中心.用该算法对不同噪声及不同量块的图片进行处理, 结果表明, 处理后图像的均方根误差分别在0.149 pixel和0.176 pixel内, 表明该算法抗噪声能力强、精度高.用该算法提取光条中心, 计算光条在标靶上的位置, 根据至少两个姿态下的光条中心三维点, 基于最小二乘法拟合光刀平面.通过迭代摄像机标定和光刀平面标定, 利用三角测量法, 在立体视觉模型下获取物体的三维点云数据.实验测量两个距离为100.5 mm的标准球, 相机与标准球距离为500 mm, 比较两球心距离与标准距离, 测得平均误差为0.236 mm.表明平顶激光检测中心算法切实可行, 光刀平面标定方法基本满足要求.

基于激光三角法原理对三维物体光刀切口长度测量做了深入的研究,着重研究了测量原理和定标方法。采用坐标变换方法,分析了三维物体光刀切口长度测量在高度方向上和光刀方向上的物像关系,得出了三维物体光刀切口长度测量的计算公式。基于高度方向和光刀方向的物像关系提出了一种新型线性定标方法。进行了手指长度测量实验,测量结果精度较高。研究结果表明：高度方向上物体相对高度的倒数和像相对高度的倒数成线性关系;光刀方向上物像的长度比和物体的相对高度成线性关系;新的定标方法精度高,操作方便;光刀测量三维物体切口长度精度高、成本低、处理速度快。

提出了一种实用,高效的光电式三维轮廓测量方法.该方法基于激光三角法的基本原理,采用低通滤波与变阈值重心法相结合来提取光刀中心,不但速度快,而且有效地消除了噪音的影响,实现了光刀中心的精确定位.最后又推导出物像之间的线性关系,解决了系统定标问题,实现了物体轮廓的高效、低成本测量.

提出了一种三维自由曲面多光刀快速测量方案,阐述了此方法的测量原理,讨论了多光刀阵列的实现方法,分析了影响其测试精度的主要因素.提出了采用虚拟网格标定法对各光刀分别进行标定,以及运用光刀编码的方法实现对复杂自由曲面测量的方法,结果表明:该方法是一种快速有效的三维轮廓测量方法.

介绍了激光线扫描测量系统的测量原理,以及图像去噪处理在系统中的必要性;以现代数学小波分析为依据,提出了基于小波变换的激光光刀图像去噪技术.通过实验与分析,说明使用小波变换进行光刀图像去噪处理提高了激光扫描测量系统的测量精度.

提出了运用相移技术的光刀投影式测量360°回转物体三维轮廓的新方法。 该方法对投影光刀引入正弦分布光场, 利用相移技术对光刀投影狭缝进行相位计算, 可得出各点的包裹相位分布, 然后再利用光刀投影测量原理得到的高度信息对相位进行去包裹处理, 从而得到具有较高精度的相位测量结果。 最后根据相位与物体高度的几何关系, 得到物体的三维轮廓数据。 文中详细介绍了这一技术的原理及实验结果。