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龙图腾网获悉燕山大学申请的专利基于结构光测量物体表面形状的方法及其测量装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115854921B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211584304.8，技术领域涉及：G01B11/25；该发明授权基于结构光测量物体表面形状的方法及其测量装置是由李艳文;刘建鑫;霍伟豪;王雨山;祝义浩;刘晓钰;陈子明;庚士涵;栗智民;彭宏鑫;杨毅;王登奎;王华玮;程凯;罗子茂;姜森威;刘子轩;陈念龙;张政;徐宗国设计研发完成，并于2022-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于结构光测量物体表面形状的方法及其测量装置在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于结构光测量物体表面形状的方法，其包括以下步骤，步骤1：搭建用于物体表面形状三维测量的测量装置；步骤2：确定测量装置中单线结构光发射器的光轴设定角；步骤3：对测量装置进行标定，使用测量装置获取物体表面激光条纹图像；步骤4：提取图像中的激光条纹中心点，通过坐标变换获待测物表面的三维点云数据。本发明使用多线结构光辅助标定单线结构光的光平面参数，避免单线结构光的多次标定，相较于使用位移传感器对单线结构光进行定位，本发明提升了点云稠密程度和测量精度；通过距离矩阵将空间点匹配至空间平面的方法，降低算法复杂度，提升测量速度；本发明测量装置方便安装于机械臂末端对大型构件进行表面形状三维测量。

本发明授权基于结构光测量物体表面形状的方法及其测量装置在权利要求书中公布了：1.一种基于结构光测量物体表面形状的方法，其特征在于，使用多线结构光辅助确定单线结构光的光平面参数，其包括以下步骤： 步骤1：搭建用于物体表面形状三维测量的测量装置； 所述测量装置包括相机、单线结构光发射器、多线结构光发射器和直线模组； 步骤2：确定测量装置中单线结构光发射器的光轴设定角； 所述光轴设定角为单线结构光发射器光轴与基线间的夹角； 步骤21：确定设定角对深度分辨率的影响； 建立单线结构光投射至待测面上的点在相机坐标系下的坐标和相机成像平面上的投影点在相机坐标系下的坐标的转换关系，对z求取关于x'的偏导数获得的深度分辨率如下所示： 式中：表示深度分辨率；f表示相机的焦距；d表示单线结构光发射器光心与相机光心间的距离；θ表示单线结构光发射器光轴与基线之间的夹角；表示单线结构光投射至待测面上的点于相机成像平面上的投影点在相机坐标系中的横坐标偏导数；cot表示余切函数；x'表示单线结构光投射至待测面上的点于相机成像平面上的投影点在相机坐标系中的横坐标； 步骤22：确定设定角对激光条纹中心提取精度的影响； 分析提取激光条纹中心的理论导数计算值与实际差分计算值间的偏差eu＝uc-u'，激光条纹中心提取误差eu的获取方法如下所示： 式中：eu表示激光条纹中心提取误差；uc表示激光条纹中心的理论导数计算值；u'表示激光条纹中心的实际差分计算值；Gu表示光强分布规律一阶导数；Guu表示光强分布规律二阶导数；u0表示激光条纹宽度方向上光强最大像素点的横坐标；g'u0表示光强最大位置处的一阶差分；g”u0表示光强最大位置处的二阶差分； 步骤23：确定单线结构光的光轴设定角对测量装置精度的影响，获得设定角的数值； 获取步骤21确定的深度方向的分辨率和步骤22确定的激光条纹中心提取误差eu，测量装置综合误差e的获取方法如下所示： 式中：e表示测量装置综合误差； 计算机以单线结构光的光轴设定角θ为横坐标，测量装置综合误差e为纵坐标绘制综合误差曲线图，从图中取综合误差曲线最小值时对应的夹角θ作为测量系统安装时使用的值； 步骤3：对测量装置进行标定，使用测量装置获取物体表面激光条纹图像； 调整测量系统的结构参数；使用测量装置获取平面靶标的图像，标定结构光的光平面参数；开启测量装置对待测物进行扫描，获取物体表面激光条纹图像； 步骤4：提取图像中的激光条纹中心点，通过坐标变换获待测物表面的三维点云数据； 步骤41：提取图像中的激光条纹交点，对图像中的激光条纹交点进行光平面匹配；构建激光条纹交点和单线结构光的光平面之间的距离矩阵，设置阈值并循环查找，匹配每一个激光条纹交点所属的多线结构光的光平面； 步骤42：使用匹配好的激光条纹交点确定单线结构光的光平面方程，通过坐标转换获取待测物形状的三维数据； 步骤43：获得图像中的单线结构光投影激光条纹中心点在相机坐标系中的三维坐标，即获得被测物表面所有被单线结构光扫描过区域的稠密点云数据，完成待测物的表面形状三维测量。

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