0112004-1研究论文第43卷第1期/2023年1月/光学学报基于二进制编码条纹的三维测量方法刘佳1，2，路长秋1，文杰1，肖雨倩1，严飞1，2，刘银萍3*1南京信息工程大学自动化学院，江苏南京210044；2江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京210044；3南京信息工程大学大气物理学院，江苏南京210044摘要提出一种二进制编码条纹代替正弦条纹的方法，以降低三维测量系统的非线性误差。首先，通过对传统正弦条纹一个周期内呈正弦变化的光强值进行二进制编码，将所有二进制编码的每一位分别组合生成二值条纹，投影到被测物体表面。然后，将采集到的多幅二值条纹进行叠加，生成正弦条纹。最后，结合四步相移技术，并使用互补格雷码辅助相位展开进行实验验证。实验结果表明，所提方法相比于传统四步相移方法可以有效降低非线性伽马效应导致的相位误差，提高测量精度。对直径为50.8140mm的高精度标准球进行测量，所得的局部点云与拟合标准球的平均距离为0.0697mm。关键词测量；相移技术；非线性误差；二值条纹；二进制中图分类号TN247文献标志码ADOI：10.3788/AOS2212461引言结构光技术是光学三维测量领域重要的研究方向之一，具有非接触式测量、低成本和高效率等优点，已被广泛应用于工业设计、生物医学、智能制造等领域［1-3］。应用最为广泛的结构光三维测量技术是条纹投影轮廓术［4-6］，该方法是通过投影系统将结构光投射到被测物体表面，利用成像系统拍摄调制光场，通过解调光场信息和进行系统标定来获得被测物体的深度信息。这种测量技术因其结构简单、精度高、速度快等优点而发展迅速。条纹投影轮廓术主要包括傅里叶变换轮廓术（FTP）和相位测量轮廓术（PMP）。FTP只需要投影一幅条纹图像，就可以通过傅里叶变换和傅里叶逆变换计算出物体的深度信息，适用于高速、实时测量领域，但是该方法的测量精度有限［7-8］。PMP通过使用多幅相移条纹图像来独立地获取每个像素的相位信息，计算截断相位，可获得较高的测量精度，适用于低速、静态测量领域［9-10］。因此，PMP是提高测量精度的更优选择。在投影灰度条纹的过程中，三维测量系统受到非线性伽马效应的影响，测量结果中出现非线性误差。为了减小这种误差，提高测量系统的精度，国内外学者提出了多种降低非线性影响的方法，大致可以分为3类［11］：1）误差补偿方法——先标定出系统的误差分布规律，再对被物体高度调制的变形条纹进行误差补偿。Zhang等［12］利用事先标定的系统非线性误差表，使用查...
