中文摘要：

视觉测量是非接触三维测量的主要发展方向，其中编码结构光法的测量准确度高、效率高，最具实用性和发展潜力。但准确度受编解码方法与拼接技术的限制，仍无法满足工业全景测量的要求。本项目为提高测量准确度，分析边缘格雷码存在的问题，结合硬件性能的发展提出自适应条纹宽度的边缘格雷码；分析条纹宽度对原理误差修正和边缘定位的影响，提出条纹宽度的自适应确定方法。为提高点云拼接准确度，提出方位追踪与编码结构光测量系统结合的点云拼接方案；分析金属测量物对方位数据的干扰，设计带通滤波器处理方位数据。针对所提方法，设计组建实验装置，进行测量和拼接实验，对实验结果进行误差评价。研究过程中，进行编码结构光三维测量和电子追踪的学科交叉，着重于测量准确度的提高而不拘泥于采样密度；兼顾设备性能发展对系统实用性的影响而不局限于编解码方法的研究。有助于促进编码结构光在工业测量领域的应用。

结论摘要：

视觉测量是非接触三维测量的主要发展方向，其中编码结构光法具有准确度和效率的综合优势，最具实用性和发展潜力。但准确度受编解码方法与拼接技术的限制，仍未满足工业全景测量的要求。本项目将编码结构光和电磁追踪结合，着重提高全景测量准确度，有助于促进编码结构光在工业测量领域的应用。 首先，为了降低被测表面高反射率、复杂纹理对编码结构光的干扰，提出自适应边缘格雷码，建立空间采样频率与时间窗准则，自适应确定编码条纹宽度，修正码值误判、条纹交叠带来的测量误差。实现过程中，为保证解码准确，设计归一二值化法和灰度曲线交点边缘定位法。实验结果表明，高反射率表面的测量误差约为0.08mm；汽轮机叶片形状重建准确真实。 其次，为提高点云拼接准确度，提出将FASTRAK追踪与编码结构光系统结合。分析FASTRAK追踪拼接原理、拼接装置设计准则。将拼接与标定融合以保证测量和拼接准确度。实验结果表明，拼接误差约为0.03mm，高于光学拼接方法，低于测量误差因而不影响全景测量准确度，拼接速度接近实时。 再次，通过误差分析提出测量装置设计准则，应用市售设备组建装置；提出并采用正交格雷码结合张氏法进行装置标定；对装置进行B类和A类不确定度评价。实验结果表明，在600？720mm深度范围内，单视角测量误差约稳定在0.08mm。 最后，为将编码结构光三维测量高准确度、抗干扰的研究成果推广应用，以彩色表面(瓷器)为对象，进行形状和颜色的综合重建，实现网络客户端交互浏览重建景物。提出利用表面几何特性的颜色耦合与颜色失衡校正方法。 此外，装置的测量准确度和抗干扰能力基本符合金属零件的一般测量需求，但略低于预期目标。主要原因是装置的结构精度不足和市售设备精度不足，需采用精密机械加工和小量程(显微)设备以进一步提高准确度。 本成果可直接应用于自适应光学、光学测量等技术领域，在制造业、航空航天、医学等行业具有广泛应用。