高精度数据的获取是逆向工程成败的关键,各种数字化设备的出现和实用化是推动逆向工程不断走向发展和成熟的动力来源.目前,通过与CAD/CAM结合,光学三维检测技术因其具有非接触、无损、高精度、高效率等特性,在工业产品设计制造领域已取代接触式测量成为逆向工程的数据获取和最终产品质量检验的主要手段.本文工作依托上海市光科技专项课题"先进制造中的光学三维传感与重建系统研制",以光栅投射测量系统在逆向工程中的应用为出发点研究了条纹图处理、曲面重构和逆向工程软件设计等相关技术,希冀在该系统的实用化、商业化过程中不断完善相关测量方法和逆向工程系统.本文研究工作重点包括以下三个方面:1、基于小波分析的条纹图位相求解技术研究相移法(Phase-shifting)和傅里叶变换法(Fourier Transform)是从条纹图中提取位相分布的两种常用技术,但是这两种方法都需要一个解包裹(Phase Unwrapping)的过程来恢复真实位相,这导致了许多问题.其中傅里叶变换法的精度还受到边缘效应和滤波器设计、选择的影响.为消除这些局限性,结合光栅投射技术中的条纹图位相分析,本文提出了基于小波分析的条纹图位相求解算法,并以Matlab语言编写了相关程序.该算法利用连续小波变换系数的模极大值确定被测物面的位相梯度,通过积分得到位相分布,从而避开了位相解包裹的相关问题,削弱了边缘效应的影响又保持了单幅条纹图处理的优越性.模拟和实验验证了该算法的可行性和适用性.本文将该算法与常用的傅里叶变换法和相移技术做了比较,结果表明该算法优于傅里叶变换法.2、逆向工程中的曲面重建研究光栅投射测量技术具有全场、非接触、无损、高精度、高效率等特性,可以有效地满足逆向工程对高精度数据快速获取和快速建模的要求.由于光栅投射测量系统测量得到的点云数据是按截面方式分布的.据此,详细研究分析了用Skinning方法将测量得到的点云数据重构成NURBS曲面模型的三维建模技术.Skinning算法具有原理简单、生成参数曲面速度快等优点.本文阐述了Skinning的插值型和逼近型两类算法的思想,进行了详细的分析和比较,并以CH语言编制了相关算法程序,成功地实现了将实际测量得到的头像点云重构成NURBS曲面模型.3、逆向工程软件设计从上海大学应用光学与测量实验室研制成功的基于光栅投射测量技术的光学三维传感与重建系统的实用化和商业化出发,提出为该仪器开发具有自主知识产权的逆向工程软件系统的设想,进行了方案比较、需求分析,对该软件系统进行了总体设计,并编程实现了相关算法和主体功能.该软件定位为专门类逆向工程软件,具有成本低、可移植性强、专门、灵活等优点.它可以增加仪器的附加值,未来研究中进一步完善后将具有巨大的商业价值.