光亮表面因为具有不同于漫反射表面的独特反射性质,目前被越来越广泛地应用于各行各业中。不断迭代更新的产品,伴随着的是更为严格的加工工艺和更为精确的测量要求。在某些场合,光亮表面面形精度会极大地影响着其使用性能,但普通的三维形貌测量方法对此难以测量。为了能够保证产品质量和进一步提高生产效率,对光亮平面进行快速、准确的三维形貌测量技术研究具有重要的意义。本文给出了基于双目视觉结合相位偏折法对光亮表面进行三维形貌测量的方案,双目系统布局选用相机横向摆放方式,完整的LCD显示屏-双目相机-可调节载物台测量系统被集成在定制框架内。论文的主要研究内容包括:1.相位解包裹技术研究。选用四步相移法投射条纹图,结合倍频法完成正弦条纹绝对相位的求解。在主值相位图内进行反向相位误差补偿,从而完成相移法中存在的非线性相位误差校正,以提高解包裹精度。2.系统标定技术研究。整个测量系统标定分为双目系统标定及屏幕位置标定,双目相机的标定基于定制棋盘格靶标完成,屏幕位置标定采用先标定屏幕镜像,后结合镜面反射定律得到相机系统与真实屏幕的相对位置关系。将系统标定得到的位置参数使用Levenberg-Marquardt算法优化,以减小标定误差。3.形貌重建算法研究。结合光亮表面法向量唯一性和相机的极线约束提高匹配点搜索效率,加以镜面体光滑性约束提高匹配点搜索精度。对传统三角法求空间点进行改进,提高待测物表面点求取准确性。4.利用搭建完成的系统对标准平面镜和后视镜进行三维形貌测量,分析各自面形恢复精度,均能得到较好的重建结果。另结合标准量块,对空间中相距17mm的两个位置处分别进行标准平面镜的三维形貌测量实验,实际测得的距离为16.909mm,相对误差为0.535%,实验结果验证了所提方案具有较高的测量精度和稳定性。