高反光表面三维形貌测量技术的介绍及未来展望

（文章来源：中国光学工程学会）

三维形貌测量中具有挑战性的任务就是精确测量各种高反光零件的表面，高反光零件被广泛应用于航空、航天、船舶、能源动力等国家重大装备工程中。零件铣削后，表面会变得非常亮，使得重建的形貌只能得到边缘轮廓等部分信息。使用传统的结构光方法测量时，造成重建结果出现大面积的数据空洞。高反光表面三维测量最常用的方法通常被称为高动态范围(HDR, High-Dynamic Range)技术。

高反光物体由于材料的特性，表面多有高光反射、高光比等问题，造成拍摄到的整幅图像中高反光区域出现过曝光，其他区域曝光不足，图像观感下降和纹理细节丢失等现象。文中详细综述了用于测量高反光表面的各种HDR技术，讨论了不同技术的优缺点，明确指出不同的条件下采用何种方案能保证测量性能，并阐述该领域未来发展方向。满足工业设计和制造领域对高反光零件的检测效率和检测精度的新需求，具有良好的应用前景。

(a)采集的单一光强条纹图；(b)从(a)获得的绝对相位图；(c)使用单一光强条纹图计算得到的三维数据；(d)采集的自适应条纹图；(e)从(d)获得的绝对相位图(f)；(f)使用自适应条纹图计算得到的三维数据

随着科技进步和国民经济的发展，HDR技术无论是在学术研究领域还是工业制造领域，都有很好的发展前景和学术研究价值。同时伴随着工艺水平的日益强大和迅猛发展，人们对各种工件产品的需求也不断提高。高反光工件作为工程应用中的重要组成构件，其质量的好坏将会直接影响到工业产品质量以及机器的寿命。对高反光材质产品的精确测量极为重要。目前对这种高反光工件的三维测量仍然是一个很大的挑战。
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