物体表面形貌检测对于很多领域,如工业生产中产品的缺陷检测,文物艺术品等表面检测,3D打印等技术有着很重要的意义。传统物体表面形貌检测方法(如三坐标测量机检测法等)利用接触式侧头进行逐点测量,精度达到微米级别,但是有着效率较低、点云密度低、无损检测难度大等缺陷。视觉检测技术因其非接触,可快速实现点云测量,适用性强等优点,非常适合应用在物体表面形貌检测中。利用投影仪投射编码图案作为视觉测量系统中的结构光投射方案具有测量空间分辨率较高,匹配方法简单等优点。本文基于此对单投影仪-单相机测量模型进行了研究,设计一种空间分辨率及测量效率较高的表面形貌视觉测量系统,全文主要内容如下:1)介绍了测量系统中相机成像原理,投影仪(可视为逆向相机模型)的结构光投射原理,并根据上述原理得出了世界坐标系下特征点的三维坐标与其在投影仪投影平面中的像素坐标与其在相机中所成像的相机像平面像素坐标的对应关系,通过以上对应关系以及投影仪、相机的外参数可以解算出投影仪投影到物体表面形成的每个特征点在世界坐标系下的三维坐标。2)根据对比不同投影仪投影方案的优缺点后,设计了一种结合时域编码法和空间编码法的编码投影方案——首先投射分区图案,对投影仪投射的图案进行分区编码,通过分区投射格雷码的方法,并结合灰度重心法提取条纹中心的思想设计了一种同码值同行像素的中心点提取方法建立了投影仪的列像素与相机中像素之间的横向对应关系。随后通过极线约束条件建立纵向对应关系,可得到特征点在投影仪投影平面像素坐标与其在相机成像平面下的像素坐标的对应关系。3)利用棋盘格标定靶标对系统中相机进行了内参以及畸变参数的标定,并基于平面标定法设计了投影仪标定靶标完成对投影仪内外参畸变的标定以及相机外参数的标定。4)对系统进行了标定实验以及物体表面形貌测量实验,并通过实验数据对标定和测量误差进行了分析。实验结果表明,测量系统的平均误差在0.1mm以内。