文 献 综 述
一、研究意义
近些年来，微电子、医疗器械、军事、大型机械、生物学等领域的飞速发展，对各种大中小型器件的测量提出了越来越高的要求，例如在医学治疗过程中的非接触式治疗、无创3D检查、机械自由表面面型监测、生物识别、3D重建等，都需要高精度，非接触、还原度高、自动化为一体的测量方式。因此需要新型的三维形貌测量技术来代替传统的测量方法。
常用的三维形貌测量技术分为接触式和非接触两种，典型接触式三坐标测量机虽然可以测量一些简单物体的三维形貌，然而它不可避免地存在对被测物体表面的损伤，同时接触式测量方法并不适合于测量柔性物体，而且该方法操作繁杂、测量效率低下。相比之下，光学三维形貌测量方法具有非接触、快速测量、系统搭建简单、不损伤物体表面等优点而被认为是最有发展前景的三维形貌测量方法[1]-[2]。
条纹投影3D测量技术是一种集光学、机械和计算机等技术于一体的高新技术，是多学科交叉发展和融合的结晶。特别是近些年高精度图像传感器、高像素投影仪、高性能处理器及计算机软硬件技术的快速发展，使得三维形貌测量技术能够从理论走向实践，研发出各式各样的三维扫描仪，并广泛应用于各行各业。高速的三维形貌测量系统已经越来越多的应用于汽车、精密机械、制鞋业、家电、文物保护、服装设计、虚拟现实、生物医学、逆向工程、质量检测等众行业，大大提高生产的自动化程度和行业的生产效率[3]。
伴随着数字成像技术和投影技术的发展，条纹投影3D测量应运而生。它能以较低的光学、电子和数字硬件设备为基础，以较高的速度和精度获取和处理大量的三维数据，因此被应用于越来越多的场合。
二、国内外背景
1、国外研究发展及现状
结构光三维成像技术在欧美发达国家起步较早，早在二十世纪八十年代初，M.Takeda与K.Muth[4]最早尝试将傅里叶变换引入光栅图像处理中，随后的几年间，又有科学家将相移法尝试应用到光栅投影技术中，他们成为了光栅投影法的发奠基人。到了八十年代中期，德国科学家再次做出创举，将相移干涉法（Phase Shift Interferometry，PSI）与振动测量与形变检测相结合[5]。在此之后，这些研究人员又将技术进一步引入了三维形貌测量领域，自此，相位测量轮廓术（PMP）也已成为一个较为完善的三维形貌测量技术。
此后，结合了光栅投影技术的光学三维测量向着高精度、高分辨率、高速率、低廉化的方向迅速发展，本世纪初，德国的研究人员结合几何光学中的平行光轴系统，实现了光栅投影系统的小型化[6]；2006年，S.Zhang等[7]提出的结合三步相位移算法进行实时三维测量，测量速度高达30frame/s。2010年提出基于投影仪散焦的快速三维光学测量方法，实现了速度达到667帧/秒的非在线测量[4]。同年K.Liu等[8]等提出基于双频光栅的快速实时三维测量，实时测量速度达到120帧/秒。
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