题目：可编程结构光投射技术研究

结构光视觉三维测量技术通过向被测对象投射相应模式的结构光，由摄像机拍摄变形光条图像，基于光学三角原理获取物体表面三维信息，已成为解决三维在线测量的最有效途径之一。设计具有可编程的微小型结构光投射系统，能投射出多种模式的结构光光条，对保证投射光条的质量，满足受限空间内的结构光视觉三维测量的需求，具有重要意义和实际应用价值。论文围绕国家自然科学基金项目——小型数字结构光视觉传感器研究，针对受限空间内的小物体表面形貌的三维测量，突破传统结构光投射器体积大、模式单一的局限性，基于数字投影技术和光纤传像技术，研究具有可编程功能，可根据不同应用投射出包括点、点阵列、线、多线、同心圆和方格靶标等不同模式的结构光光条的小型化结构光投射技术。论文的主要内容包括：(1)、详细地分析了结构光视觉三维测量中结构光投射技术的发展现状，对传统的激光投射技术、空间光调制投影技术和光纤干涉条纹投影技术进行了比较研究。(2)、基于数字投影技术与光纤传像技术，设计了小型数字可编程结构光投射的总体方案，分析了光纤传像束的结构特点及影响光纤传像性能的关键因素。(3)、设计了小型数字可编程结构光投射系统的关键部件，研制了小型数字可编程结构光投射系统。根据光纤传像束传像特点，设计了数字投影机与光纤传像束耦合物方像方远心镜头；使用光学设计软件OSLO设计了小型结构光投射系统投影镜头；使用AUTOCAD完成了投射系统的机械结构设计。通过实际实验，验证了可编程数字结构光投射方案的可行性。(4)、针对光纤传像束图像传输的蜂窝状网格效应，研究了消除结构光条纹图像中蜂窝状网格的图像校正方法，取得了较好效果。(5)、针对投射系统投射直线光条的特点，提出了一种三步法直线光条的图像特征自动提取方法以及蜂窝网格特征直接直线拟合光条提取方法，为提高结构光视觉系统的标定效率和标定精度以及现场应用的简便性奠定了基础。论文所研究的小型可编程数字结构光投射技术，为实现受限空间内微小型物体的三维形貌测量提供了保障。