结构光三维轮廓测量技术在工业检测领域有着广泛的应用需求,比如反向工程、位姿检测与匹配、工业机器人导航等。工业现场检测要求检测速度快,实时性能好,对生产现场的复杂光照条件具有鲁棒性。在诸多结构光技术中,面结构光法投射图案少,测量效率高,可以满足实时性要求。其中,以正弦光栅为投射模式的方法检测分辨率最高,但由于投影设备的非线性畸变,光栅及相位存在误差,而现有的畸变纠正方法多存在对数学模型依赖严重、计算复杂的问题;采用无编码信息的平行光条图案作为投射模式,对复杂光照环境的适应性好,抗干扰性强,但由于光条未编码,存在特征点匹配困难的问题。针对现有的非线性畸变纠正方法纠正过程复杂,计算量大的问题,以提高畸变纠正方法的通用性、降低纠正过程计算量为目的,本文提出了一种基于查找表的纠正正弦光栅输入的畸变纠正方法,无需标定输入输出特性曲线的数学模型,通过反求正弦输出波形中各采样点对应的输入灰度值,建立输出—输入查找表,从输入端对输出的正弦波形进行纠正。纠正过程步骤简洁,计算量小。相位检测实验结果证明,该方法能够有效抑制投影设备非线性引起的正弦输出波形中的高次谐波误差。工业现场环境复杂,对表面粗糙、反射率低的工件进行测量,要求测量系统对环境光不敏感,抗噪性能好,测量原理不依赖于单个像素的颜色或灰度。光条模式的结构光以光条中心线作为特征点,对单个像素的灰度敏感性低,鲁棒性好。为此,本文设计开发了一套基于线结构光的双目视觉系统作为研究平台,并对单线结构光测量方案的相关算法进行了研究和实现。对粗糙表面物体进行测量实验,测量结果正确反映了目标物体的形貌,测量精度可达0.25mm。为多光条结构光算法研究提供了良好的基础。针对无编码多光条结构光对应点匹配困难的问题,本文提出了一种结合极线几何原理与对称性验证思想的光条匹配算法,利用双目系统的结构参数进行光平面方程在两相机坐标系下的换算,对左图像极线上特征点在右图像中的每一个虚拟匹配点,反求其在左图像中的对应像点,通过考察反求点与原始点的距离排除错误匹配点,实现两相机图像中光条的正确匹配。文中采用投影仪投射20个光平面模拟平行光条进行检测实验,检测结果正确反映了被测物体表面的几何特征,验证了匹配算法的正确性。