三维物体面型测量技术在机械制造和零件加工、人体医学整形、计算机人工智能及机器人视觉领域有着广泛应用。利用倍频投影光栅进行三维面型测量,可以实现三维物体表面各取样点形貌高度的独立计算,也即计算时不依赖相邻点的计算结果,避免了传统单一空间频率条纹移相技术中位相解包裹运算存在的依赖计算路径的累积误差。这一方法有效地提高了测量精准度,为三维面形测量技术提供了一种切实可行的测量手段。主要研究工作如下:1.编写计算机程序。利用数字图像技术制作了不同空间频率的正弦分布光栅图像,并形成空间频率与像素数成多种倍数关系的光栅图像,用于投影。2.建立了倍频光栅投影三维面型测量系统。一系列空间倍频正弦光栅条纹按时间顺序依次投影到三维物体表面上,形成随物体表面起伏而变形的条纹图像;数字相机采集系统利用同步触发装置按照相同的时间顺序同步拍摄投影的条纹图像,用这些条纹图像计算出与物体三维面型相关联的包裹位相。3.编写了倍频投影光栅三维面型测量的计算程序。利用同一空间频率的四步移相条纹图像计算出包裹位相,从最低频率的解包裹展开位相逐级计算各级频率的展开位相,最终得到最高频率下的展开位相,也即物体的三维面型相对高度分布图像。在计算过程中,使用空间滤波算法对拍摄的条纹图像进行处理,得到平滑的包裹位相;利用移相条纹图像中强度均方差指标剔除条纹投影阴影区和高反射点,有效减小了“坏点”区域的计算误差对三维面型测量的影响,得到更精确的测量结果。