结构光三维形貌测量方法越来越多地应用于逆向工程、航空航天、生物医学、文物保护等领域。相位展开作为结构光三维测量中的一个关键环节对测量精度、速度和可靠性起着决定性作用。文中综述了相位展开技术的基本原理、国内外研究现状、各类方法的优缺点和未来发展方向。首先根据相位展开计算方法不同，将现有的用于结构光三维形貌测量技术的相位展开技术分为以下四类进行详细的介绍：时间相位展开技术、空间相位展开技术、基于深度学习的相位展开技术和其他相位展开技术；然后详细比较了各种技术的优缺点；最后总结了相位展开技术的特点并展望了该技术的未来研究方向。基于文中综述的内容，研究者们可用于了解各类相位展开技术的原理与进展，进而根据不同方法的特点对比结合应用需求和测量条件选择最有效的相位展开技术，实现三维形貌的精确测量。

条纹投影轮廓术以其高速、高精度的优点在机械零件自动在线检测、汽车制造、文化遗产保护等领域得到了广泛的应用。然而，传统的条纹投影采用单一曝光时间或单一投影强度来测量高动态范围的物体，在反射率较大的区域会发生过度曝光，超过相机传感器的最大亮度范围，导致无法获得真实的强度和准确的三维数据。为解决此问题，利用彩色相机对单色条纹投影的不同颜色通道响应，提出了一种基于单色条纹投影的高动态范围物体表面三维测量方法。该方法投影蓝色条纹图到被测物体表面，彩色相机从另一个视角采集彩色条纹图像。从采集的彩色条纹图像中分离蓝绿通道对应的两个条纹图像。从蓝绿通道条纹图像中选择不饱和且调制度最大的一组像素生成蓝绿通道的掩膜图像，利用蓝绿通道的掩膜图像和蓝绿通道条纹图像合成高动态图像。然后应用相位解算方法和系统标定，实现高动态范围物体表面形貌的三维测量。实验验证了该方法的有效性。所提方法一方面减少了投影图像的数量，避免了复杂的计算问题，提高了测量效率；另一方面，不需要额外的硬件设施。

基于条纹投影的三维形貌测量技术，已经在提升测量精度、提高测量速度、扩大测量景深、增加测量场景适应性等方面被进行了大量研究。但由于条纹投影技术本身的原理限制，仅利用传统条纹投影方法难于实现准确的对应点匹配。而依赖于对应点追踪的形变测量和应变分析可以进一步分析物体的运动状态、材料特性以及结构力学参数，在运动仿生学、材料力学、结构力学等诸多领域中起着不可或缺的作用。本文回顾了近年来新发展出的一系列基于条纹投影的三维形貌与形变测量技术，论述了学者们如何在条纹投影系统上一步步实现从简单刚体位移的测量到复杂、精细结构的形变测量和应变分析。分析了此类技术在测量完整度、分辨率以及计算效率上相比于已有形变测量技术的优势，给出了此技术所面临的挑战和潜在发展动向。

为改进条纹投影动态三维测量系统性能，根据动态物体三维形貌测量的特点提出了两步法测量方案：1) 通过测量运动前物体或CAD模型，获得物体初始三维形貌及二维图像中特征点对应的三维坐标；2) 进行物体运动变化过程的三维测量。通过检测动态图像中的特征点，根据二维、三维坐标对应关系计算物体不同时刻的运动参数，再由初始形貌估计出物体的近似形貌，以此来计算该时刻条纹图的近似相位。然后结合该近似相位及实际条纹的截断相位计算得到展开相位，最后获得该时刻物体的三维形貌。与时间相位展开法相比，该方案在相同测量精度下提高了测量速度；而与空间相位展开法相比，该方案在相同测量速度下提高了测量可靠度，并且不受条纹不连续影响。采用DLP投影仪和高速摄像机搭建了静态、动态双模式三维测量系统，实现了1280×1024点及70 f/s的三维形貌测量。实验结果表明该方案不但可以对刚体运动物体进行测量，而且对非刚体运动物体，只要其形变引起的条纹变化不超过半个周期也能够测量。同时，提出的方法对相邻时刻物体位姿变化有较大的容限。

针对并行彩色共聚焦测量系统在进行三维重构时质心识别效果差，处理效率低等问题，提出一种高效率、高精度的三维重构方法。该方法首先对三维重构实验得到的所有图像进行目标提取和图像拼接，得到待处理的拼接图像，通过MATLAB的regionprops函数和形态学处理提取拼接后各个被测点的质心及质心连通区域，并利用颜色转换算法进行相应的“H值-高度”转换，最后，比较并结合插值拟合算法实现了物体表面三维形貌的重构。为了验证该算法的可行性，针对一元硬币的“N”字和“E”字进行处理。实验结果表明，该系统的轴向测量范围为80 μm，测量精度可达到微米级别。该算法可以快速有效地实现物体表面三维形貌的还原，相较于传统方法，处理效率提高5~6倍。