光学三维测量技术综述
光学检测的综述
光学检测的综述光学检测的综述摘要随着科学技术和⼯业的发展，测量检测技术在⾃动化⽣产、质量控制、机器⼈视觉、反求⼯程、CAD/CAM以及⽣物医学⼯程等⽅⾯的应⽤⽇益重要。
传统的接触式测量技术存在测量⼒、测量时间长、需进⾏测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因⽽不能满⾜现代⼯业发展的需要。
近年来由于光学⾮接触式测量技术克服了上述缺陷，其⾮接触、⾼效率、⾼准确度和易于实现⾃动化的特点，成为近年来测量技术研究的热点。
本⽂介绍了多种基于各种测量原理的光学检测⽅法。
关键词:光学检测；三维测量; 数字相移;1.光电检测技术光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、衍射、折射、透射等）进⾏检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。
由输⼊电路、放⼤滤波等检测电路提取有⽤的信息，再经过A/D变换接⼝输⼊微型计算机运算、处理，最后显⽰或打印输出所需检测物体的⼏何量或物理量[1]。
如图1所⽰光电检测系统的组成。
图1 光电检测系统光电检测技术的特点：–⾼精度：从地球到⽉球激光测距的精度达到1⽶。
–⾼速度：光速是最快的。
–远距离、⼤量程：遥控、遥测和遥感。
–⾮接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进⾏测量。
–寿命长：光电检测中通常⽆机械运动部分，故测量装置寿命长。
–数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能⼒。
光电检测的⽅法：直接作⽤法差动测量法补偿测量法脉冲测量法光电检测系统◆主动系统/被动系统(按信息光源分)–主动系统通过信息调制光源,或者光源发射的光受被测物体调制。
如图2所⽰图2 主动系统的组成框图–被动系统光信号来⾃被测物体的⾃发辐射。
如图3所⽰图3 被动系统的组成框图◆红外系统/可见光系统(按光源波长分)[2]–红外系统多⽤于军事,有⼤⽓窗⼝,需要特种探测器。
–可见光系统多⽤于民⽤◆点探测/⾯探测系统(按接受系统分)–⽤单元探测器接受⽬标的总辐射功率。
光学三维测量技术及其应用
室内GPS
工业CT
根据各个透射方向上各体积元 的衰减系数从不同，按照一定 的图像重建算法，即可获得被 检工件内部三维结构。
现有工作基础及其应用
结构光辅助三维成像系统 结构光辅助三维显微数字成像 人体三维扫描 可移动文物三维成像系统 动态角测量系统 网格平面结构尺寸数字化快速检测装置
结构光辅助三维成像系统
各种原型机
相位辅助三维显微数字成像
将三维数字成像与建模体系结构引入显微结构中，通过修改的双目体视显微镜，实 现显微结构的条纹投影、相位重建、深度数据获取，从而获得定量显微三维成像。
设备结构图与实物图
相位辅助三维显微数字成像
拍摄的实际显微物体，视场3mm
三维显微成像系统分辨率表征
使用USAF1951分辨率板，验证横向分辨率为3.1微米（2X物镜，NA0.83）
白光干涉扫描
利用超短相干长度的白光形成多波长干涉条纹（0相位点）作为特征，结 合扫描技术测量物体表面3D形貌。
1
1
2
2
3
单色光干涉
多波长干涉
允许光程差：3 μm
Z向分辨率：0.1nm 测量范围：150 mm x150 mm
激光共聚焦扫描
共焦成像 + 扫描测量
激光共聚焦扫描 成像对比度增强。
激光干涉测量 基本原理： 相干光干涉测量。迈克耳逊、索菲、马赫-泽德干涉仪……
测量口径: 150 mm 参考镜精度：≥λ/20 条纹分辨率：≥180条纹 测量重复性：优于λ/300
相移干涉测量法
光学表面面形测量， 如平面度。
无限变焦扫描（Infinite Focus ，IF） 基本原理：
变焦技术 +
多相机立体视觉测量
光学三维测量技术与应用
光学三维测量技术1.引言人类观察到的世界是一个三维世界 , 尽可能准确和完备地获取客观世界的三维信息才能尽可能准确和完备地刻画和再现客观世界。
对三维信息的获取和处理技术体现了人类对客观世界的把握能力,因而从某种程度上来说它是体现人类智慧的一个重要标志。
近年来 , 计算机技术的飞速发展推动了三维数字化技术的逐步成熟 , 三维数字化信息获取与处理技术以各种不同的风貌与特色进入到各个不同领域之中 [1]: 在工业界 , 它已成为设计进程中的一环 , 凡产品设计、模具开发等 , 无一不与三维数字化测量有着紧密的结合 ; 虚拟现实技术需要大量景物的三维彩色模型数据 , 以用于国防、模拟训练、科学试验 ; 大量应用的三坐标测量机和医学上广泛应用的 CT 机和MRI 核磁共振仪器 ,也属于三维数字化技术的典型应用 ;文化艺术数字化保存 (意大利的古代铜像数字化、中国的古代佛像数字化、古文物数字化保存、 3D 动画的模型建构 (电影如侏罗纪公园、太空战士、医学研究中的牙齿、骨头扫描 , 甚至人类学的考古研究等, 都可运用三维扫描仪快速地将模型扫描、建构; 而随着宽频与计算机速度的提升 , Web 3D 的网络虚拟世界将更为普及 ,更带动了三维数字化扫描技术推广到商品的电子商务、产品简报、电玩动画等, 这一切都表明未来的世界是三维的世界。
目前 , 有很多种方法可用来获取目标物体的三维形状数据 , 光学三维测量技术(Optiacl Three-dimensional Measurement Techniques因为其“非接触”与“全场”的特点 , 是目前工程应用中最有发展前途的三维数据采集方法。
光学三维测量技术是二十世纪科学技术飞速发展所催生的丰富多彩的诸多实用技术之一 , 它是以现代光学为基础 , 融光电子学、计算机图像处理、图形学、信号处理等科学技术为一体的现代测量技术。
它把光学图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用 , 其目的是从图像中提取有用的信号 , 完成三维实体模型的重构 [2] 。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究引言随着科技的不断发展，三维光学测试系统应用技术已经逐渐成为了工业生产和科学研究领域中不可或缺的重要技术之一。
三维光学测试系统可以对物体的形状、尺寸、表面粗糙度等进行高精度的测试和测量，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等领域。
本文将对三维光学测试系统的应用技术研究进行探讨，以期能够更好地了解和应用这一重要的技术。
一、三维光学测试系统的原理和技术特点三维光学测试系统是一种利用光学原理和相关技术进行三维空间测量的系统。
其原理是通过测量相机接收到的物体表面光线的轨迹和数量，进而计算出物体表面的形状、尺寸和表面粗糙度等相关信息。
三维光学测试系统的技术特点主要包括以下几个方面：1. 高精度：三维光学测试系统具有高精度的优势，可以实现微米甚至纳米级别的测量精度，适用于对高精度要求的物体进行测量。
2. 非接触性：与传统的测量方法相比，三维光学测试系统采用非接触式测量，不会对被测物体造成损伤，且适用于对表面有特殊形状或脆弱物体进行测量。
3. 高效性：三维光学测试系统具有高效的特点，可以实现对大尺寸物体的快速测量和数据处理，提高生产效率。
二、三维光学测试系统的应用领域三维光学测试系统已经被广泛应用于众多领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等。
具体应用如下：1. 航空航天领域：在航空航天领域，三维光学测试系统可以应用于对飞机零部件的尺寸、形状和表面质量进行检测，确保零部件符合设计要求，提高飞行安全性。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，三维光学测试系统可以用于汽车车身和零部件的尺寸和形状检测，还可以用于汽车外观质量检测，提高汽车质量和外观。
3. 电子设备领域：在电子设备领域，三维光学测试系统可以用于电子元件的尺寸和形状检测，还可以用于半导体芯片的制造和检测，确保电子设备的性能和质量。
4. 医疗器械领域：在医疗器械领域，三维光学测试系统可以用于医疗器械的尺寸和形状检测，确保医疗器械的安全性和有效性。
三维光学测试系统应用技术研究
三维光学测试系统应用技术研究一、三维光学测试系统的原理和特点三维光学测试系统是通过光学镜头对被测物体进行扫描和成像，利用光学测量原理来获取被测物体的三维形貌和表面特征的一种测试技术。
与传统的接触式测量系统相比，三维光学测试系统具有以下的特点：1. 高分辨率：三维光学测试系统可以实现微米甚至纳米级的分辨率，能够捕捉到被测物体表面的微小细节和变化。
2. 高精度：由于采用了非接触式测量的方式，能够避免传统接触式测量系统中由接触误差引起的测量误差，具有更高的精度。
3. 多功能性：三维光学测试系统可以对不同形状和材质的物体进行测试，能够适用于多种复杂的测量场景。
4. 高效率：采用了自动化的扫描和成像技术，可以快速获取被测物体的三维形貌和表面特征，提高了测试效率。
5. 无接触式测量：避免了传统接触式测量中可能对被测物体造成的损伤，保护了被测物体的完整性。
二、三维光学测试系统的应用领域1. 航空航天领域：在航空航天领域，对于航空器件和发动机等部件的表面质量和形状精度要求非常高，三维光学测试系统可以帮助工程师对这些部件进行高精度的三维形貌和表面特征的测量。
2. 汽车制造领域：在汽车制造领域，对于汽车外观造型和零部件的精度要求也很高，三维光学测试系统可以帮助汽车制造商对汽车外观和零部件进行精确的测量和检验。
3. 电子器件领域：在电子器件领域，对于微型电子元件和电路板的制造和质量控制同样需要高精度的测试系统，三维光学测试系统可以帮助电子行业提高产品的质量和生产效率。
4. 医疗器械领域：在医疗器械领域，对于医疗器械的外形和表面特征的控制也非常严格，三维光学测试系统可以帮助医疗器械制造商对产品进行精确的质量检验。
5. 其他领域：除了上述几个领域之外，三维光学测试系统还可以应用于船舶制造、建筑工程、文物保护、地质勘探等各种领域的测试和检测工作。
三、三维光学测试系统的应用技术1. 光学测量方法：三维光学测试系统主要采用了相位测量和结构光投影两种主要的光学测量方法。
光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术应用举例并解析
光学三维测量技术是一种通过光学原理和数学模型来测量物体三维形态和位置的技术，可以应用于很多领域。
以下是一些光学三维测量技术的应用举例：
1. 航空航天：光学三维测量技术可以用于飞机、火箭、卫星等的设计、制造和维护中。
例如，利用激光三角测量法和相移法可以快速测量飞机机翼、机身的形态尺寸和表面粗糙度；利用三维扫描仪可以对航空设备进行三维建模，方便进行数字化制造。
2. 汽车制造：光学三维测量技术可以应用于汽车设计、制造、测试和维护中。
例如，在汽车制造过程中，可以利用激光三角测量仪对车身各部位进行快速、高精度的三维测量，以保证车身的精度和稳定性；利用三维扫描仪可以对汽车零部件进行三维建模。
3. 医疗领域：光学三维测量技术可以用于医学成像、手术导航和矫形医疗等领域。
例如，在牙科矫形过程中，利用激光三角测量仪可以快速，准确地测量牙齿位置和尺寸，以确定矫形方案。
4. 文化遗产保护：光学三维测量技术可以应用于文化遗产保护，如对文物、建筑、遗址等进行三维测量和数字化保护。
例如，利用三维激光扫描仪可以对文物、
建筑等进行全面而精确的三维数字化保护，方便后续保护、修复和展示。
总之，光学三维测量技术是一种非常实用的测量技术，可以在各个领域得到广泛应用，为很多工作带来了便利和效率提高。
现代光学三维测量原理
现代光学三维测量原理第1章光学三维测量基础知识光学三维测量就是指用光学原理来采集物体表面三维空间信息的方法和技术，与传统的接触式测量相比，它非接触式的。
近二十年来，随着光学技术、数字摄像技术及计算机技术的迅速发展，光学三维测量技术也获得了极大的发展，新的理论与方法不断被发现和开发，逐步解决了许多过去阻碍实际应用的问题。
在1994年的国际光学学会的以信息光学的年会上，首次将光学三维测量列为信息光学前沿七个主要领域和方向之一。
1.1 光学测量的基本概念1)光学测量——就是利用光学图像进行的测量，通过图像处理分析对目标的位置、尺寸、形状和目标间的相互关系等参数进行测量。
2)摄影测量——通常不包括利用特殊的光学手段、如全息干涉、栅格线法等进行的光学测量。
用航空或卫星照片进行的大地测量则习惯上称为摄影测量。
近景摄影测量通常指对几十厘米到几十米距离物体的摄影测量，通常也属三维测量的范畴。
3)光学三维测量——利用光学手段和图像处理分析方法并运用计算机图形学的理论来数字化再现物体的三维形态，在此基础上，从而可获取物体各部分间任意的相互尺寸关系。
1.2 三维光学测量常用的方法光学三维测量的基本方法可以分为两大类：被动三维测量和主动三维测量。
被动三维测量采用非结构光照明方式，它根据被测空间点在不同位置所拍摄的像面上的相互匹配关系，来解算空间点的三维坐标。
采用双摄像机的系统与人眼双目立体视觉的原理相似，因此，该方法常用于对三维目标的识别、理解，以及位置、形态的分析，即在机器视觉（计算机视觉）领域中广泛应用。
主动三维测量采用结构光照射方式，由于三维面形对结构光场的调制，可以从携带有三维面形信息的观察光场中解调得到三维面形数据。
这种方法具有较高的测量精度，因此大多数以三维面形测量为目的的三维测量系统都采用主动三维测量方式。
结构光通常采用调制过的扇面激光光源和以白光为光源的投影光栅方式，又分别称为激光法三维测量和投影光栅法三维测量。
三维测量原理
三维测量原理三维测量是一种非常重要的测量方法，它可以在三个方向上获取物体的尺寸和形状信息。
在工业制造、建筑设计、医学影像等领域都有着广泛的应用。
三维测量的原理是基于光学、机械、电磁等技术，通过精密的仪器设备和复杂的算法来实现。
本文将介绍三维测量的基本原理和常见的技术方法。
首先，我们来看光学三维测量的原理。
光学三维测量是利用相机和投影仪等光学设备，通过测量物体表面的光照信息来获取其三维形状。
这种方法可以分为结构光投影和立体视觉两种。
结构光投影是通过投射编码的光条或光斑到物体表面，再通过相机捕捉被投影的光斑，通过计算得到物体表面的三维坐标。
而立体视觉则是利用多个相机同时观察物体，通过计算不同视角下的图像之间的关联性来获取三维信息。
光学三维测量具有非接触、高精度、高效率等优点，适用于对物体表面进行精确测量和形状重建。
其次，机械三维测量是利用机械设备来获取物体的三维信息。
常见的方法包括坐标测量机、激光测距仪、测绘仪等。
坐标测量机是一种精密的三维测量设备，可以通过机械臂的运动来实现对物体三维坐标的测量。
激光测距仪则是利用激光束对物体进行扫描，通过测量激光束的反射时间或相位来计算物体表面的三维坐标。
测绘仪则是利用全站仪或GPS等设备对地面进行测量，通过测量地面点的坐标来实现对物体形状的测量。
机械三维测量具有测量范围广、适用性强等优点，适用于对大型物体和复杂形状的测量。
最后，电磁三维测量是利用电磁波或磁场来获取物体的三维信息。
常见的方法包括激光雷达、GPS、地磁测量等。
激光雷达是利用激光束对物体进行扫描，通过测量激光束的反射时间或相位来计算物体表面的三维坐标。
GPS则是利用卫星信号来获取地面点的坐标，通过多个接收器的组合来实现对物体的三维测量。
地磁测量则是利用地磁场的变化来获取地面点的坐标，适用于室内环境和金属表面的测量。
电磁三维测量具有远距离测量、全天候测量等优点，适用于对地形地貌和建筑结构的测量。
综上所述，三维测量是一种重要的测量方法，它可以通过光学、机械、电磁等技术来获取物体的三维信息。
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光学三维测量技术综述 Prepared on 24 November 2020 光学三维测量技术综述 1．引言 客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工程、生物与医学工程等领域有着广泛的应用。 三维测量方法总的包括两大类，接触式 以及非接触式。如图 所示。 图 三维测量方法分类 接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。但是尽管如此，依然会有一些缺点： (1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。 (2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。 (3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。 接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。 非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。而光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率,在CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的应用,被公认是最有前途的三维轮廓测量方法。由于光不能深入物体内部，所以光学三维测量只能测量物体表面轮廓，因此，本文中所言光学三维测量即指光学三维轮廓测量，此后不再单独解释。 光学三维测量技术总体而言可以分为主动式光学三维测量和被动式光学三维测量，根据具体的原理又可以分为双目立体视觉测量法、离焦测量法、飞行时间法、激光三角法、莫尔轮廓术和结构光编码法等。下面就刚刚提到的几种光学三维测量技术的原理进行逐一讲解。 2.测量原理 被动式光学三维测量 双目立体视觉测量法 双目成像采用视觉原理来获得同一场景的2幅不同图像。通过对物体上同一点在2幅图像上的2个像点的匹配和检测,可以得到该点的坐标信息。测量原理如图所示。设摄像机基线长为B,视差定义为D= P1- P2,其中P1、P2为空间点W(X,Y,Z)在2像面上的投影点,则由几何关系可得Z=Bf/ D。计算出物点的深度坐标后,其它2个坐标可以通过简单的几何透视关系得出。双目视觉成像原理简单,但由于需要在两幅图像中寻找对定点的匹配,实际计算过程较为复杂。 图 双目立体视觉法三维测量原理图
离焦测量法 离焦测量法根据标定出的离焦模型计算被测点相对于摄像机的距离。测量模型如图所示。参考点A成像在像平面上的A'点,物体表面上的B点成像在B'点,则在像面上形成两个像点B1和B2,测出两点之间的距离则可以得到物体上点B的坐标。镜头前挡板上挖的两个小孔保证了探测器上最外围的两像点是由轴上物点形成的。离焦测量法避免了寻找精确的聚焦位置,但却增加了标定过程的复杂性。另外，由于每次只能获取一个轴上点的三维坐标，所以离焦测量法需要通过二维扫描来完成物体轮廓面上各离散点的坐标测量，因此测量效率比较低。 图 离焦测量法原理图 主动式光学三维测量 飞行时间法 飞行时间法(Time of Flight，简称TOF)简单而言就是通过激光或者其他光源脉冲发射时间，通过测量飞行时间达到测量的目的，测量系统模型如图所示。该测量方法具体如下：首先利用系统发射的激光或其他光源脉冲照射被测物体，通过反射原理到达系统接收器接收，就可以计算出激光或者其他光源脉冲的运行时间及距离。通过对被测量物体外部形态逐步扫描在通过数据处理得到物体的三维原始外貌。该测量方法运用激光或者其他光源脉冲飞行时间进行及接收器的带宽、灵敏度等进行测量，并且时间间隔的误差在一个很小的范围之内。因此运用飞行时间法的测量系统目前误差已经达到微米级。 为了进一步使该系统的测量精度提高，目前比较常用的方法是提高测量系统工作时的频率，同时可以通过相位调制的方法。当激光束幅度被正弦波调制时，测量系统与被测物体之间的距离就可以由发射光束和接收光束之间的相位差得到。相位调制测量方法与脉冲调制方法相比较要复杂许多，然而减小了带宽，而且通过正弦波相位调制能够获得比较大的测量视角。基于飞行时间法的测量系统装置复杂，并要求配备带宽大、灵敏性高以和热稳定性好的电子设备，因而造价偏高，这些因素制约了其实际应用。 图 飞行时间法原理图 激光三角法 近年来随着激光技术的发展,激光三角形法逐渐得到广泛应用。它所采用的光源主要有点结构、线结构和双线结构。其基本原理是光学三角形原理,如图所示。由图可以得到 =/tan(), arctan(/)LBdf (2.2-1) 由此可以得到深度信息L。这种方法具有原理简单、测量速度快和精度高等优点;缺点是对物体表面特性和反射率、复杂程度等有较大限制。 图 激光三角法
莫尔轮廓术 莫尔轮廓术又可以称为莫尔等高线法，是一种非接触式三维测量方法，1970年由 首次提出。莫尔轮廓术得到莫尔条纹的方法如下：一个基准光栅和投影到三维物体表面上受到物体表面高度调制的变形光栅叠合来形成莫尔条纹，而该条纹描绘出了被测物体的等高线，然后根据莫尔条纹的分布规律就可以得出被测物体的表面形貌。从这个基本原理出发，出现了几类不同布局的莫尔轮廓装置，主要为影像莫尔法、投影莫尔法和扫描莫尔法以及移相莫尔法等。 (1) 影像莫尔法 影像莫尔法(shadowmoirémethod)采用基准光栅,把它放在靠近被测物体表面
处,用点光源或平行光源照射基准光栅,并在另一侧通过基准光栅观察物体,形成干涉条纹,如图所示。鉴于此原理,影像莫尔法的测量范围必须小于所使用基准光栅的范围,而制作大面积、高精度的基准光栅十分困难,所以只适合测量较小尺寸的物体。另外,当被测物体表面梯度变化较大时,投影到表面的栅线易发生散射而变得模糊,限制了被测物体的可测景深,所以只适合测量表面变化较为缓慢的物体。 图1 影像莫尔法原理 (2) 投影莫尔法 投影莫尔法利用光源将基准光栅经过聚光透镜投影到被测物体表面,经物体
表面调制后的栅线与观察点处的参考栅相互干涉,从而形成莫尔条纹。它与影像莫尔法的主要区别在于在投影光和接收器附近各放置1个光栅,这样就可用较小的高密度栅板代替较大尺寸的基准栅板来检测较大的物体,扩大了检测物体的范围。一般,这种方法的检测精度和条纹分辨率没有影像莫尔法高。 上述两种方法是通过基准栅和试件栅之间的干涉形成莫尔条纹,所得的条纹图是等高线,通过分配条纹级次和确定条纹中心来解调等高线上的高度信息,对所得条纹的处理分析包括条纹中心线的跟踪、条纹级数的确定和表面凸凹性的判别等,这就限制了应用过程的自动化。同时,此种方法不适合测量表面梯度变化较大的物体。为了弥补此方面的缺点,可通过移动条纹或采用复合栅代替单一频率的栅线。 图 扫描莫尔法原理图 （3）扫描莫尔法 在阴影莫尔法和投影莫尔法中，如要判断得出被测物体表面的凹凸情况，只能从莫尔等高线上出发，因此就很难在计量中进行确定。为了使莫尔法能够满足三维面形的自动测量，在投影莫尔法中可以使一块基准光栅（投影系统中的光栅G1 或成像系统的光栅 G2）沿垂直于栅线方向做微小地移动，然后对于目标物体表面的凹凸情况可以采用莫尔条纹同时移动的方向来确定。如果类似于投影莫尔法测量，但是在成像系统中不用第二块基准光栅去观察，而是像电视扫描那样通过电子扫描的方法得到观察的基准光栅，这种方法就称为扫描莫尔法，它的基本原理如图 所示。实际中替代第二块基准光栅的扫描线可以利用计算机图像处理系统去加入，这就意味着只要通过图像系统（包括摄像输入）获取一幅变形的光栅像，因此要想得到莫尔条纹，只要采用计算机得到光栅的方法就可以得到。通过计算机产生的第二块基准光栅的周期和光栅的移动都容易改变，这种扫描莫尔法的图像系统能够实现三维面形的自动测量。 综上所述，莫尔轮廓术的主要特点在于： ○1能够对三维物体的粗糙表面形貌进行测量，也能够对镜面形貌测量以及大尺寸的物体表面测量。测量的灵敏度可以在很大范围内进行调整； ○2对测量装置的稳定性要求不高而且装置简单可靠，对外界条件要求不严格，相干光源和非相干光源都可以适用； ○3易于和高速摄影技术相结合，适合测量动态三维形貌，易于和电子计算机技术相结合，来获得莫尔条纹的数字输出和实现虚拟光栅技术。
结构光投影法 根据光学测量系统的投射模式,结构光投影法能够为以下几种：点结构光投影法、线结构光投影法、多线结构光投影法、网格结构光投影法、面结构光投影法。点结构光投影法即为激光扫描法，而多线结构光投影法可以视为面结构光投影法的一种特例，所以这里只讨论线结构光投影法和面结构光投影法。 （1） 线结构光投影法 线结构光投影法也可以以光带模式投影法命名。在测量时投射系统产生的
光束在空间中由于一个柱面镜的作用出现一窄的平面狭缝光，当与被测物体的表面相交时，在被测物体的表面上产生了一个亮的光条纹。该光条纹因为被测