维测量技术的原理进行逐一讲解。
2测量原理
21被动式光学三维测量
211双目立体视觉测量法双目成像采用视觉原理来获得同一场景的2幅不同图像。通过对物体上同一
点在2幅图像上的2个像点的匹配和检测可以得到该点的坐标信息。测量原理如图211所示。设摄像机基线长为B视差定义为DP1P2其中P1、P2为空间点WXYZ在2像面上的投影点则由几何关系可得ZBfD。计算出物点的深度坐标后其它2个坐标可以通过简单的几何透视关系得出。双目视觉成像原理简单但由于需要在两幅图像中寻找对定点的匹配实际计算过程较为复杂。
图211双目立体视觉法三维测量原理图
f212离焦测量法
离焦测量法根据标定出的离焦模型计算被测点相对于摄像机的距离。测量模型如图212所示。参考点A成像在像平面上的A点物体表面上的B点成像在B点则在像面上形成两个像点B1和B2测出两点之间的距离则可以得到物体上点B的坐标。镜头前挡板上挖的两个小孔保证了探测器上最外围的两像点是由轴上物点形成的。离焦测量法避免了寻找精确的聚焦位置但却增加了标定过程的复杂性。另外，由于每次只能获取一个轴上点的三维坐标，所以离焦测量法需要通过二维扫描来完成物体轮廓面上各离散点的坐标测量，因此测量效率比较低。
图212离焦测量法原理图
22主动式光学三维测量
221飞行时间法
飞行时间法TimeofFlight，简称TOF简单而言就是通过激光或者其他光源脉冲发射时间，通过测量飞行时间达到测量的目的，测量系统模型如图221所示。该测量方法具体如下：首先利用系统发射的激光或其他光源脉冲照射被测物体，通过反射原理到达系统接收器接收，就可以计算出激光或者其他光源脉冲的运行时间及距离。通过对被测量物体外部形态逐步扫描在通过数据处理得到物体的三维原始外貌。该测量方法运用激光或者其他光源脉冲飞行时间进行及接收器的带宽、灵敏度等进行测量，并且时间间隔的误差在一个很小的范围之内。因此运用飞行时间法的测量系统目前误差已经达到微米级3。
为了进一步使该系统的测量精度提高，目前比较常用的方法是提高测量系统工作时的频率，同时可以通过相位调制的方法。当激光束幅度被正弦波调制时，测量系统与被测物体之间的距离就可以由发射光束和接收光束之间的相位差得到。相位调制测量方法与脉冲调制方法相比较要复杂许多，然而减小了带宽，而且通过正弦波相位调制能够获得比较大的测量视角。基于飞行时间法的测量系统装置复杂，并要求配备带宽大、灵敏性r