仪器仪表学报

作者：甘子豪，洪华杰，刘召阳，张萌，吕建明

单位：甘子豪,国防科技大学智能科学学院长沙410073,ganzihao15@nudt.edu.cn,洪华杰,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,刘召阳,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,张萌,国防科技大学智能科学学院长沙410073,,吕建明,国防科技大学智能科学学院长沙410073,

关键词：液体透镜;结构光;光条纹线宽;线间隔角度;神经网络

基金：国家自然科学基金（62305386）、国防科技大学自主创新科学基金（24-ZZCX-JDZ-21）项目资助

针对多线结构光因其线间隔角度固定、景深窄等带来的能力瓶颈，提出了一种液体透镜调控的新型多线结构光投射系统，并形成光条纹特征参量的调节方法。首先，在给出系统设计构型的基础上，建立基于双液体透镜的结构光投射参数模型，形成非线性规划与遗传算法双层优化的结构参数求解方法。然后，面向不同投射距离条件下结构光条纹的调节问题，给出液体透镜的控制策略，提出描述从系统调节参数映射到线间隔角度的神经网络结构。最后，搭建液体透镜调控的可变结构光投射系统实物平台，并设计实验对系统性能及方法有效性进行测试验证。与传统方案相比，该方法能够大大拓展多线结构光的有效投射距离区间（保持光条纹线宽在1.25mm以内）；系统通过协同调节双液体透镜的输入电流（工作过程无移动组件），能够生成线间隔角度在0.537°~0.986°范围动态可调的结构光条纹，其角放大率可达1.836。基于标定获取的数据集生成双液体透镜参数到线间隔角度的映射网络模型，经测试，该模型对线间隔角度的预测误差平均为1.07%。结果表明，所提系统及方法能够根据目标的实际大小、位置等因素灵活调节多线结构光条纹的疏密程度，并严格控制光条纹线宽，研究成果可为提升多线结构光探测性能提供新的技术路径。

来源：2026年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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