随着三维形貌测量技术的发展,对该技术的应用也越来越广泛。目前物体三维形貌测量技术已经被广泛运用于医学诊断、工业制造、空间探测、文物保护等领域。由于在进行三维测量时,镜架表面存在很强的反光现象,不能用现有的三维扫描技术对其进行直接测量,我们提出了一种基于多线结构光的新型非接触式镜架扫描技术,并实现了对镜架表面三维轮廓的测量。论文的主要工作包括下面几个方面:(1)在了解结构光三维测量的基础上,对整个镜架扫描系统进行总体分析设计,确定将基于矩阵变换的摄影测量法作为本课题的三维测量模型,并对测量模型和测量原理进行分析,最后推导出三维重建公式。(2)光学系统设计:整个扫描系统由便携式投影仪、焦距为12mm的定焦镜头和一个分辨率为1536*1024的彩色面阵CCD组成。通过在镜架上投射设计的二值条纹,再由CCD采集镜架上的信息,经过一定的图像处理和系统标定,从而得到镜架表面的有效信息。采用3dsmax软件对光学系统进行仿真,以确定光学系统参数并对其进行了优化,极大程度上减少镜架表面反光现象,提高实验精度,避免物理实验中的低效探索。(3)结构光三维测量:基于张正友标定法改进了相机标定算法,并设计了适合投影仪的标定算法。通过标定板的设计,能在小视场内完成相机和投影的标定。通过系统标定以及推导出的三维重建公式,恢复镜架的三维结构,从而获取镜架的三维信息用于镜片配制。(4)图像采集软件设计及标定工具箱开发:设计了图像采集软件,以实现自动化多图像采集,提高实验效率。在图像采集系统中可以对曝光时间和白平衡进行自动/手动调节,以便于获得最佳效果的图像以及后期处理。标定工具箱的开发能够对相机、投影仪的内部参数和外部参数进行标定,还可以进行提取角点的误差分析和精度优化。