由于投影仪与相机普遍存在的伽马非线性效应, 变形条纹图直流项与背景图光强分布并不相等, 会引入测量误差.本文在传统2+1相移算法中引入背景校正, 以所捕获的背景图光强分布为模板, 采用最小二乘原理逼近变形条纹图的直流项, 能有效提高测量精度.所提2+1相移算法中两帧相移正弦光栅的相移量不再固定为π/2, 可任意, 算法更灵活.实验结果验证了该算法的有效性和实用性.

利用基于条纹投影技术进行三维测量时，其相位提取精度直接决定着测量精度，而在实际测量中，由于待测物体存在一定反射率，因此相机拍摄到的结构光条纹在一些区域常会曝光过度，导致条纹相位产生高光误差，影响测量结果。本文分析了条纹投影技术中镜面反射光对相位提取精度的影响，提出了一种基于高动态范围图像（High Dynamic Range Image, HDRI）技术的高光误差补偿方法，可在不增加系统复杂度的前提下补偿高光误差，并针对金属工件表面三维形貌进行了测量实验验证，结果表明，在未消除高光误差时，测量高度整体向上平移 15 mm，且在高光区域存在额外 0～20 mm不等的测量误差，在使用 HDRI技术后有效补偿了高光区域的相位误差，提高了金属工件三维测量的准确度。

受噪声或探测器的非线性响应等影响,采用光学三维轮廓术装置实际摄取的条纹图的光强具有非正弦性分布的特点,这导致现有的随机相移提取算法在应用中存在计算不稳定的问题。对此,提出了一种两帧随机时域相移条纹图相移提取方法。该方法首先采用克莱姆正交化方法对条纹图进行处理,然后发展了一种基于矩阵范数的相移提取算法,进而应用二步相移算法获得了测量相位。由于使用了反正切函数解算相移,所提方法对非正弦条纹图不敏感,具有求解可靠、应用容易的特点。实验结果表明,所提方法精度高、速度快,优于现有的典型算法。

为解除现有非均匀条纹解相位方法对系统测量精度的限制, 提出一种非均匀条纹的二值时空编码解相位方法。由标准非均匀条纹的截断相位反求截断相位分界线, 对分界线进行二值编码与解码。采用四步相移法, 只需三幅辅助编码图像即可准确获得非均匀条纹的绝对连续相位。建立非完全约束系统, 利用二次多项式拟合绝对相位与物体深度关系, 通过仿真实验与现有方法比较, 拱桥形物体各对称点高度差值的均值和均方差分别降低了65%和51%; 长方体测量误差的均值和均方差分别降低了95%和90%; 同时, 利用该方法对实际长方形物体表面进行测量, 与三坐标测量仪的测量结果比较, 平均误差仅为0.64%。实验结果表明: 所述方法可提高非均匀条纹相位展开质量, 在减少投影图像幅数的情况下, 提高测量精度。

Morlet 由于具有很好的空域和频域局域能力，是小波变换轮廓术中最常用的小波之一。通过计算Morlet 小波与变形条纹之间的相似度，可以从Morlet 小波“ 脊”中获得条纹的相位信息，从而重建被测物体的三位面形。在Morlet 小波“脊”方法中，相位表达式的推导利用了相位函数的一阶泰勒近似，在物体高度变化率大的区域，重建面形的误差大。针对这个不足，提出了基于相位二阶泰勒展开的小波变换轮廓术，推导了“脊”相位的表达式：在已有的小波变换轮廓术的相位表达式中，引入了一个相位的二阶修正项，提高了物体高度变化大的区域的测量精度。计算机仿真和实验结果表明，所提方法可以提高小波变换“脊”方法恢复物体面形的精度。

采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应，同时有利于提高投影速度，实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法，以相位测量误差为指标，衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明：在周期小时，罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹；在采用满周期等间隔奇数次相移时，罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度；在周期大时，采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.

提出了一种利用互补条纹实现位置变形检测及补偿的新方法。该方法可以用于校正物体在线检测中因定位不精确而带来的测量误差。首先利用参考物体并根据散乱点相位插值算法生成互补条纹；然后投射到被测物体表面，计算未发生形状变形处的相位，即为由产品定位不精确引起的相位变化量。利用此相位差与深度映射关系可将待测物体绝对相位转化为其三维信息，同时根据基于重叠区最小二乘迭代原理计算出待测物体定位误差量，最后利用刚体变换方法补偿待测物体的位置变形。计算机模拟及实验结果验证了该方法的正确性、有效性和可行性。