角膜是人眼屈光系统的重要组成部分,测量其表面轮廓对于计算屈光不正患者度数与指导佩戴角膜接触镜、辅助诊断干眼症与早期圆锥角膜、指导白内障手术与角膜屈光手术等方面具有重大意义。针对目前临床上常用的角膜轮廓测量仪,如Placido角膜地形图仪、三角光栅网格投影系统等加工精度要求高,价格高昂,重建算法复杂,以及可能需侵入式涂覆荧光素等问题,本文提出了基于可调结构光投影的角膜轮廓测量方法。首先基于Gullstrand-Legrand人眼模型,利用ZEMAX仿真投影结构光带,根据角膜前表面与虹膜反射条纹成像情况调整结构光带分布;然后用计算机控制的微型投影仪投射结构光带,由前置透镜会聚到待测角膜前表面,被角膜调制后的变形条纹光带图像由经过配准的双曝光相机进行采集,并融合为高动态范围图像;最后分析处理融合后的条纹图像,提取条纹特征信息,利用插值法与三维拟合重建角膜轮廓。具体如下:为实现系统集约化,降低加工成本,采用微型投影仪作为结构光投射光源,通过前置透镜将条纹图像会聚在待测角膜前表面;同时采用编程控制投影光带的尺寸与位置,取代移动与转动结构。利用高动态范围成像方法解决角膜前表面近似镜面反射导致的中心过曝问题。两个不同曝光时间相机分别对反射条纹图像进行采集,实现不同亮度区域信息有效存储;并对标定板进行长短曝光时间图像采集,提取同名特征点进行双相机空间坐标系映射矩阵计算,完成双相机配准,确保长短曝光时间图像几何对齐。设计投影图像解决角膜高透过率导致的角膜反射条纹被虹膜反射条纹淹没问题。利用光学仿真软件ZEMAX对系统进行仿真,根据光斑图像模拟角膜反射条纹与虹膜反射条纹位置,确保相机采集的图像中角膜反射条纹与虹膜反射条纹互不干扰。利用图像处理提取特征参数与插值法完成角膜轮廓重建。对图像进行分析处理,包括长短曝光时间图像融合、图像预处理和条纹图像有效特征信息提取,再利用提取的特征点参数进行插值法重建角膜轮廓并进行三维拟合,而无需建立复杂的物理数学模型。本文完成了三个不同直径标准K9球透镜轮廓测量与人眼角膜轮廓测量实验,并利用球透镜轮廓复原结果对球透镜半径进行拟合,拟合结果与标准半径相对误差均小于1.5%,证明本文提出的角膜轮廓测量方法具有一定可行性。