为解除现有非均匀条纹解相位方法对系统测量精度的限制, 提出一种非均匀条纹的二值时空编码解相位方法。由标准非均匀条纹的截断相位反求截断相位分界线, 对分界线进行二值编码与解码。采用四步相移法, 只需三幅辅助编码图像即可准确获得非均匀条纹的绝对连续相位。建立非完全约束系统, 利用二次多项式拟合绝对相位与物体深度关系, 通过仿真实验与现有方法比较, 拱桥形物体各对称点高度差值的均值和均方差分别降低了65%和51%; 长方体测量误差的均值和均方差分别降低了95%和90%; 同时, 利用该方法对实际长方形物体表面进行测量, 与三坐标测量仪的测量结果比较, 平均误差仅为0.64%。实验结果表明: 所述方法可提高非均匀条纹相位展开质量, 在减少投影图像幅数的情况下, 提高测量精度。

针对传统结构光系统进行三维测量时,要求满足双瞳平行于参考平面和摄像机光轴垂直于参考平面这两个强约束条件,建立了新的系统结构,去除了平行和垂直的约束,摄像机和投影仪位置可自由摆放。基于该无约束系统结构,提出了一种新的系统标定方法,通过重建“投影仪-摄像机-参考平面”三者的空间关系,可以简便而精确地获取传统“高度-相位”公式中参量:双瞳的距离和摄像机到参考平面距离;同时,推导了无约束系统结构下新的物相关系方程和高度计算公式。实物测量结果证明,基于无约束系统的结构光三维测量方法可操作性强,测量精度可达0.1 mm。