基于相位测量轮廓术(Phase Measuring Profilometry,简称PMP)的三维重建技术由于其非接触、高灵敏度和高精度等优点,在高端制造业中得到广泛的应用。相位测量轮廓术主要由条纹光栅投影、相位展开、相位-高度映射系统的标定等组成,各部分对三维重建精度都有着较大的影响。本文以相位-高度映射系统的标定为研究重点,主要的研究内容如下:(1)通过摄像机标定算法,实现摄像机图像的畸变校正。通过图像坐标系、世界坐标系和摄像机坐标系之间的相互转换关系,并在摄像机针孔成像模型以及透视投影矩阵的基础上对摄像机进行标定,建立非线性的畸变模型,最后实现摄像机图像的畸变校正。(2)建立相位-高度映射模型,研究基于多项式拟合的相位-高度映射系统的标定(以下简称多项式拟合标定),提出分段式多项式拟合标定算法。通过分析拟合阶次和拟合数据量对多项式拟合标定精度和速度的影响,发现当拟合阶次为2,量程为500μm,拟合间隔为90μm时,不仅可取得较高的标定精度和速度,而且还具有很好的稳定性。最后,在此基础上提出分段式多项式拟合标定算法,使得标定精度均高于各阶次下的标定精度。(3)提出三维重建的阴影补偿与纹理贴图算法,使得三维重建精度更高,三维重建模型更加逼真。通过对双投影仪图像的对比处理,找出阴影区域,最后实现阴影区域三维重建数据的补偿。通过提取待测物体二维彩色图像的颜色纹理,实现三维重建模型的纹理贴图。(4)提出摄像机走位与路径规划算法,提高了电路板上锡膏的检测速度。在传统检测中,对印制电路板进行整版扫描和拍摄,降低了锡膏的检测速度。针对此情况,提出一种解决方案:通过电路板上锡膏的定位数据,搜索满足所有待检测锡膏都包含在摄像机视野内的最少摄像机视野数,并记录每个视野的中心位置,然后计算中心位置之间的最短移动路径,最后以此路径作为锡膏检测的摄像机移动路径。实验表明,与传统方法相比,该摄像机走位与路径规划算法可避免无锡膏位置的拍摄,提高了锡膏的检测速度。