- 背景
随着计算机、光电子技术的发展，对于镜面反射物体的三维测量的重要性日益增加，因此光学三维测试技术得到长足的发展。光学三维测试技术具有测量范围大、非接触式、高速度、系统柔性好、精度高等优点，已被广泛应用于高速检测、产品开发、质量控制、逆向工程、生物医学技术、CAD/CAM等领域，是目前工程应用中一种极具前景的三维数据收集方法[1-3]。
三维测试技术的发展开始于20世纪50年代末出现的三坐标测量机。但是三坐标测量机属于接触式测量，对被测物存在一定磨损，且使用机械式触头，精度较低。而光学三维测试技术作为非接触式测量，具有速度快，精度高等优点，被广泛利用。
对于镜面反射物体的三维测量，可以利用机器视觉测量结合条纹反射的特性来进行测量。其中Hausler[4]提出利用相位测量偏折术(PMD)测量镜面面型。这种方法是通过测量被测物对于入射条纹所产生的偏折角度，根据相位信息确定被测物的梯度信息从而进行面型重建。
- 系统标定
相位偏折术的面型重建是基于梯度积分来实现的，这就要求被积分的曲面满足约束条件，同时由于摄像机镜头的畸变会影响测量精度。2005年，Petz等[5]提出“反射光栅摄影测量”的概念，在测量过程中采用光线的三角交汇取代梯度积分，这种方法需要进行系统标定，即确定CCD相机和显示屏的位姿，建立图像中像点位置和被测物点的三维对应关系。
- 相位解包
在双目视觉三维测量中，由显示器投影正弦条纹图，通过CCD获得被测物反射的条纹图像，利用数字移相技术求出反射条纹图像中所包含的相位信息，由于计算过程中使用了反正切函数，此时求得的相位信息是折叠在[-pi;，pi;]区间内，需进行解包后得到全局的相位分布，进而求得显示器和CCD图像上相位相同的像素点对。
相位解包技术大致可以分为两类，分别空间相位解包技术[6-9]和时间相位解包技术[10-12]。空间相位解包技术虽然只需要一副包裹相位图就能进行解包，但是要求被测物轮廓简单，信噪比高的条件下才能有效展开相位。时间相位解包技术通过投影不同频率的光栅图像来展开相位，其中基于多频外差原理的相位解包裹方法测量精度较高，但是其直接解包后的相位存在跳跃性误差，需进行误差校正[13-19]。
外差相位解包技术的测量原理是分别投射栅距为和的条纹（），两者最小公倍数为，在的范围内相位求解后分别为和，、以及和的值如图所示。显然在一个周期内，再将作为基频，作为高频通过双频算法进行相位解包。
4 面型重建
全局相位解包技术可以获得待测件沿x方向和沿y方向展开的相位，再由展开相位通过数据拟合得到梯度数据，最后由梯度数据恢复待测物面型。梯度数据恢复出面型高度的算法有很多种，包括局部积分技术和全局积分技术，如十字路径积分法，傅里叶变换积分法及其修正方法等等[20]。
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