中文摘要：

本项目围绕超大自由曲面测量，建立光栅结构光流动式三维测量工作模式。在这种模式下，视觉传感器可流动(随意放置)到超大自由曲面周围的任何位置对超大自由曲面进行局部测量，通过在超大自由曲面表面上设置适当的标记点，视觉传感器在不同位置的局部测量数据就可以自动拼接，从而完成对超大自由曲面的整体测量。具体研究内容为提出结构光流动式三维测量的测量机理和工作模式；建立光栅结构光通用视觉检测模型；提出一种基于平面靶标和平面靶标随意移动的光栅结构光三维视觉检测现场标定新方法；提出用于测量数据自动拼接的标记点图像坐标精确提取算法；提出测量数据自动拼接矩阵的准确求解算法；实现相关算法并研制出超大自由曲面结构光流动式三维测量系统样机。本项目研究将为超大自由曲面的三维测量提供有效的手段，进一步推动视觉技术的广泛应用和迅速发展。

结论摘要：

本项目围绕超大自由曲面测量，将双目立体视觉技术和编码结构光技术相结合，建立了流动工作模式的视觉传感器。在此模式下，视觉传感器可随意放置到被测物周围任何位置，向被测物表面投射光栅光条，两个摄像机拍摄畸变光栅图像。提出金字塔子光栅结构光编码方法，并将其与极线约束相结合完成立体匹配，进而采用双目模型完成被测物局部测量。然后，传感器移动到相邻另一位置对另一局部区域进行测量。通过在测量区域放置一个平面靶标作为中介，分别提出了基于平面基线靶标的视觉测量三维数据拼接方法、利用三维坐标建立正交基的视觉测量三维数据拼接方法和基于单经纬仪的的视觉测量三维数据拼接方法。在此基础上，视觉传感器所测的局部数据得以拼接，从而完成超大自由曲面的整体测量。实验结果表明，该测量系统精度高，操作简单，适用性强，为超大自由曲面的三维测量提供了有效的手段。