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光学三维扫描技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术,在自动化检测、工业设计、生物医学、虚拟现实和一些逆向工程领域被广泛研究和应用。近些年来,三维扫描仪的热度在不断上升,对快速的、便携式的三维扫描仪关注度尤为突出。本文针对研究现状,详细介绍了结构光投影三维扫描的原理和流程,对DMD(数字微镜器件)进行设计,作为结构光的发生装置,并且用FPGA作为装置的主控芯片,实现高速的DMD的控制和相机的同步采集。根据设计思路,在光学平台上搭建了三维扫描系统,并应用四步相移法完成三维扫描实验。本文的具体研究工作如下：(1)本文设计并实现了基于DMD的结构光发生器。本系统使用了TI公司的DLPDiscovery 4100的开发套件,其中包括了0.7XGA 2xLVDS A类DMD, Xilinx Virtex-5 FPGA作为主控芯片,以及镁光的64位SO-DIMM的 DDR2 SDRAM。系统通过PWM调制,完成高速地DMD灰度图显示,可以根据使用者需要生成了不同方向、不同周期的正弦条纹结构光,并可以将其清晰、快速地投影显示。(2)本文通过主控芯片FPGA同步DMD的显示刷新和相机采集曝光,完成了高速相机对正弦条纹投影的同步触发和采集。本系统中使用了JAI的RM系列的高速相机,分辨率为640×480,最高可以进行200Hz的帧率。通过对JAI相机的控制,实时完整地采集高速投影的正弦条纹灰度图,用于后续的三维扫描实验。(3)本文结合结构光投影三维扫描的原理,根据本文的硬件设计,在光学平台上搭建三维扫描系统,完成基于传统的四步相移法三维结构光扫描。系统根据使用者需求投影指定方向、指定周期的正弦条纹结构光,同步采集图像,然后通过软件设计完成对采集图像的预处理、相位解调、相位展开、相位一高度映射还原得到三维的深度信息并建模。本文设计的系统,可以完成最高每秒464.8帧不同方向、不同周期的正弦条纹结构光显示,并且完成了每秒194帧的相机触发采集,最终获得清晰、深度信息丰富的三维扫描的效果图并对三维深度信息进行重建。