提出了一种N 元编码时间相位展开方法来实现彩色复杂物体的三维测量。传统的阶梯状条纹在测量整个表面反射率范围较大的物体时，条纹数量过多会导致量化困难。利用从相移条纹中提取的N元正弦码元替换传统的量化灰度码元，通过进制转换将N元正弦码元嵌入到所要投影的条纹中来实现条纹级次的编码。在解码时，先通过编码条纹与N步正弦相移条纹的差异逐点计算N元量化条纹，再根据对应的逆进制转换获取唯一的条纹级次，最后利用截断相位消除条纹级次边缘处的错位误差。实验结果表明，相比传统的时间相位展开方法，所提方法有效提高了编码效率，并在测量彩色复杂场景时表现出了较高的鲁棒性。

传统基于正弦光栅相位测量轮廓术中, 相位因反正切运算而被截断在(-π, π］之间, 需要利用菱形等相对相位展开算法进行展开, 容易产生相位误差累计, 甚至无法展开相位; 或者利用投影辅助格雷码等额外结构光场来确定条纹级次, 避免相位误差累计, 实现相位的展开。提出了一种基于二元光栅特征提取的相位展开方法。通过投影一组相移二元光栅来实现三维测量, 既避免了投影仪伽玛非线性对三维测量的影响, 又将投影系统的刷新频率提高一个数量级, 同时利用二元光栅本身的图像特性, 在不增加辅助结构光场投影的前提下, 自定条纹级次, 从而将自定的条纹级次相位与截断相位相加, 实现展开相位, 有效避免了相位误差的累计。实验验证了所提方法的可行性和有效性, 解相结果与未发生累计误差的菱形算法解相结果具有很好的吻合效果。

针对航空发动机叶片的高精度和高效率测量需求,提出一种基于HSI(Hue、Saturation、Intensity)色彩模型的快速三维测量方法。首先分析HSI模型并设计结构光三维测量系统,使用基于LUT(Look Up Table)的色彩校正方法对色彩串扰进行校正,之后对色相与深度的映射关系进行标定。在此基础上,提出仅用一幅彩色图样获取包裹色相。在非连续表面上使用彩色编码色条图像实现条纹级次的识别,进而完成色相解包裹,并通过仿真模拟验证所提方法的可行性。最后对航空发动机高压压气机转子叶片进行三维测量,并将所提方法与常用的包裹相位获取方法和解包裹方法的计算效率进行对比。实验结果表明,所提方法满足航空发动机叶片的测量要求并可以提高测量效率。

为了使用高频条纹进行一次外差完成相位解包裹，实现高精度测量，提出了双频外差结合相位编码的相位解包裹方法。首先，用两组正弦条纹获得两个包裹相位，进行外差处理得到外差相位；其次，相位编码条纹得到条纹级次后对外差相位展开；最后，由连续的外差相位对两个包裹相位进行展开，用最高频率的连续相位求得物体的相位信息。实验结果表明：RMS误差为0.038 mm。双频外差合成的周期不需要覆盖整个视场，打破了传统双频外差方法对频率选择的限制，可以用更高频率的条纹进行高精度测量。克服了相位主值误差对使用更高频率条纹进行高精度测量的局限性。

针对民航发动机叶片面型的精密检测问题,提出了一种基于条纹级次识别的民航发动机叶片测量方法。首先设计了组合结构光三维测量系统,并采用圆心拟合的方法对系统的旋转轴进行了标定,接下来采用数字条纹投影法对航空发动机叶片进行了测量。在相位解包裹过程中,采用投射二维码图样结合双目视觉的方式,实现了对投影条纹级次的识别,并且对叶片的前后表面分别进行了重建。在叶片点云拼接过程中,提出了旋转轴与迭代最近点算法相结合的三维拼接方法。实验结果表明,该方法不依赖于特征提取,有效解决了叶片表面特征不足的问题,能够实现叶片结构快速准确的三维重建。