提出一种基于马尔科夫优化策略复杂自由曲面的纹理重建方法，该方法利用实验室研制的三维数字化设备对目标物体的深度数据和纹理数据进行采集，将局部采集的深度像数据匹配到全局坐标系下，建立物体的几何模型; 然后通过坐标变换，把采集的纹理照片映射到重建的几何模型表面，并进行曲面纹理融合处理，实现自由曲面的纹理重建.该方法对物体的形貌没要求，能实现结构复杂的自由曲面的纹理重建，得到高保真质量的真实感模型.采用该算法对几种不同的实物进行数据采集和真实感三维重建，实验结果验证了算法的可靠性和有效性.

在三维数字散斑整像素相关搜索中, 先利用极线约束和投影校正原理将相关搜索范围从整个图像约束到投影校正后的同一水平极线上, 再利用视差约束缩小搜索范围, 该相关搜索过程非常耗时。在投影校正和视差约束的基础上, 提出了基于灰度约束的三维数字散斑整像素相关搜索方法, 该方法可进一步滤除视差范围内大部分的待匹配点。当有效点个数为85783、相关窗口大小为9 pixel×9 pixel时, 相关搜索时间由7.24 s缩短为2.15 s。实验结果表明, 所提方法能有效提高三维数字散斑整像素相关搜索效率。

计算机辅助光学三维数字化技术作为一种有力的工具，可应用于文物三维原真信息的获取、存储和修复.本文提出一种获取可移动文物高准确度彩色三维数字成像法，包括基于光束平差的标定技术和相位辅助的主动三维成像技术.报道了可移动文物三维成像与建模的方法构建和实现过程，并利用该方法对典型薄壁结构的青铜器进行实验研究，验证了所提出真实感三维成像方法的有效性，建立了一种用于可移动文物三维成像的仪器原型.

综述了基于相位辅助的三维数字成像与测量的核心技术。以相机模型为基础，建立了三维数字成像系统模型和三维测量网模型，并介绍了相关的标定技术。在主动立体视觉的理论框架下，综述了相位提取、相位展开、对应点搜索等单视点深度像重建的关键技术。介绍了深度数据后处理技术，其中包括多视点深度像的匹配、融合和简化的代表性算法。同时，对系统标定、深度像重建、深度数据后处理等各个环节对整体测量精度的影响分别进行了论证。

报道一种大型薄壳物体的智能光学三维测量以及自动在线检测方法，利用三节点光学测量传感器网络实现了大型薄壳物体内外表面数据的三维重建、特征尺寸获取及计算机辅助设计（CAD）模型的比对。提出一种有效的三维多节点传感器测量网络的系统标定方法，可同时完成整体测量系统在大尺度测量空间的现场标定以及各个三维节点测量传感器的标定。提出一种采用多传感器标定信息与最近点迭代方法（ICP）相结合的多视点深度测量数据的匹配方法。在此基础上，利用ICP将测量的三维模型数据与CAD模型数据相匹配，并获取误差分布图。理论分析和实验证明了所提出的测量方法的有效性。

提出一种基于彩色条纹边界编码的动态三维重建及流水式三维建模的方法，通过定位隐边界，消除隐边界对边界跟踪的影响，减少错误数据，提高扫描效率，实现了对运动物体深度数据的动态获取。进而，提出一种基于标志点匹配的流水式三维建模方案并给出建模过程中的视点规划方法，由此提高了匹配精度和匹配效率，以最少的单面数据完成了建模过程。实验证实了此方法不仅可以更快更精确地重建出单面深度数据，而且可以自动、快速完成深度数据间的匹配，得到更高的匹配精度和效率，实现了流水式三维建模。

深度图像匹配在三维数字成像与造型、三维光学检测领域中，具有重要的作用及研究价值。其匹配精度的高低、速度的快慢直接影响到最终三维模型的测量精度与速度。目前应用较为广泛的匹配方法主要有基于迭代最近点和基于标志点两种方法。简要论述了各种深度图像匹配的方法，着重介绍迭代最近点与借助标志点两种方法的理论与发展，并结合实验数据，阐述两种方法优缺点、匹配精度、误差来源、时间复杂度、应用前景等。

深度数据匹配是三维光学测量系统的关键问题, 借助标志点匹配方法具有廉价、方便、快速等优点, 但当前该方法对多视场数据匹配的误差积累问题没有解决。阐述一种借助非编码标志点进行深度数据匹配的方法, 利用图像处理及模式识别技术提取标志点, 并由光学测量系统标定信息获得标志点三维局部坐标, 利用欧式空间距离的刚体不变性, 完成两个视场深度数据的精确匹配。并提出一种全局迭代优化算法完成对多个视场深度数据的全局精确匹配, 避免了误差积累, 最大匹配误差从0.123 mm降到0.076 mm。实验证实了方法的有效性, 不仅可以自动、快速完成两个视场深度数据的精确匹配, 而且解决了对多个视场深度数据匹配的误差积累问题。

为校准多视场深度数据, 提出基于条纹投影的三维数字成像系统的多视点姿态估计方法。该方法至少在两个视点分别向被测物体投射出一组正交条纹图, 利用条纹投影和相位重建技术, 将相位图映射为物体的三维空间坐标。进而, 利用投影仪的投射过程是摄像机成像过程的逆过程, 建立投影仪的投射平面和摄像机的成像平面的对应关系, 将“极线几何约束”应用到基于条纹投影的主动三维视觉的姿态估计问题, 并在考虑测量数据受噪声影响的条件下, 建立了求解视点姿态参量的数学模型。通过优化求解非线性方程可以获得多视点的姿态估计参量。所设计的实验及结果证明了所提出方法的有效性。