结构光三维测量技术由于精度高、非接触等优点在传统制造业中得到了广泛的关注和应用。智能制造、人工智能等新兴领域的高速发展对如何高效获取高精度三维数据源提出了更高的要求。应用于三维测量系统的相位误差补偿技术作为实现高精度结构光测量方法的重要步骤，对测量结果的获取精度和效率起着关键性作用。首先简要介绍相移测量轮廓术的基本原理和不同误差来源导致的相位误差形式，随后分类讨论各个误差类型的补偿方法、优化方向及适用场景，最后总结基于相移条纹分析的相位误差补偿技术所面临的挑战及潜在的发展趋势。

条纹投影轮廓术期望被测表面反射率足够均匀以保证形貌测量精度，而数字图像相关技术则期望被测表面能够提供高对比度的纹理信息来确保图像匹配准确性和形变计算精度，二者对表面的纹理需求存在矛盾。针对这一矛盾，提出基于RGB模型的标记点纹理消隐与提取方法，通过计算特定的消隐系数与提取系数，同时提取高质量的条纹图案和纹理图案分别用于后续形貌和形变测量。实验结果表明，相较于已有方法，所提方法可以解决条纹投影轮廓术和数字图像相关技术对纹理要求的矛盾性问题，同时实现高精度的三维形貌和形变测量。

在虚拟现实和增强现实、智能制造检测、材料性能测试等需要对动态场景进行三维建模、对动态过程进行深入分析的领域中，高速三维面形测量技术具有重要的科学研究意义和广泛的应用价值。随着高速动态场景测量需求的日趋增长和测量硬件设备的迅速发展，相应领域的研究热点逐渐从简单静态场景的三维测量转移到复杂动态场景的测量中。以测量任务需求为主线，综述基于条纹投影的高速三维测量技术在硬件和算法上的研究进展，随后分类比较已有技术各自的优缺点，给出不同测量任务下的方法选择建议，最后总结基于条纹投影的高速三维形貌测量技术所面临的挑战和潜在发展动向。

数字光投影仪（DLP）已被广泛使用在条纹投影三维测量领域，投影条纹图的比特位深以8 bit居多，限制了可投影图案的数目与速率，也局限了三维重建的可用算法且造成相机速率冗余。为解决该问题，提出一种灵活使用比特位深的条纹投影方法，研究了不同比特数条纹图案的生成与投影方式，分析了比特数降低对条纹投影测量的影响，并总结了不同比特数下对应适用的编码测量方法和应用场景。实验从测量精度、抗噪性和抗运动模糊能力3个方面着重对比了8 bit和6 bit条纹投影方法的测量性能，证明了6 bit条纹投影方法具有编码方式灵活和重建速率快的优势。对比了6 bit和1 bit条纹投影方法的测量深度范围，发现6 bit条纹投影方法是一种高鲁棒、大景深的低速动态三维测量方案。该方法有效拓展了条纹投影方法的灵活性，充分利用了相机的冗余速率，扩大了对应三维重建可选择算法的范围，可适用于更多的基于条纹投影的三维测量系统。

提出一种基于时间复用编码的高效、强鲁棒性结构光三维测量方法，通过在时间序列上重新设计排布相移与编码图案，充分利用高速记录的相邻图像时序信息的关联性，将重建一个三维结果所需的投影序列图案数量降至3幅，提高了测量的编码和重建效率。同时，利用通用分区间相位展开方法，提前避免级次跳变错误的产生，保证了测量的鲁棒性。分析比较了二值格雷码和多灰度格雷码两类编码方案在该方法下的优势以及适用场景。实验结果表明：所提方法每多获取3幅条纹图案就能重建一个新的三维结果，能实现3174 frame·s^-1的高速三维形貌重建；二值格雷码编码方法的鲁棒性和抗噪声能力更强，适用于拍摄速度远高于物体运动速度的复杂高噪声动态场景，而以四灰度格雷码编码方法为代表的多灰度格雷码编码方法的抗运动模糊能力更强，适用于重建运动速度较快但环境噪声较低的动态场景。

为了解决基于相位编码的三维形貌测量方法在对高频条纹截断相位进行相位展开时易出现误码的问题，提出了一种分段阶梯相位编码方法。用一级阶梯码字对另一级分段阶梯码字的分段数进行编码，投影两组相位编码条纹分别获取两级码字后，再投影额外的两帧错位格雷码，分别获取与这两级码字错位半个阶梯的码字。利用错位码字与原码字易出现误码位置的不同，选用不同的码字进行互补解码，从而获得更加可靠的条纹级次重建三维结果。实验结果表明，所提方法的码字重建结果不易出错。在使用相同数量辅助图案情况下，所提方法能比互补格雷码编码方法标记更多的投影条纹周期，可以辅助更高频率正弦条纹实现对复杂物体形貌的准确三维面形测量。

格雷码辅助相移技术可以实现具有较强鲁棒性与抗噪能力的三维(3D)形貌测量。为解决由待测物体不均匀的表面反射率、噪声和物体运动等因素造成的级次边沿误码问题,提出了一种基于错位格雷码的动态3D形貌测量方法。将传统格雷码图案在投影前预先移动半个条纹周期得到错位格雷码图案,再采用传统格雷码解码方法对二值化后的错位格雷码图案解码,可得到与截断相位完全错开的解码结果。对该解码结果进行修正后即可利用得到的正确的相位级次辅助截断相位成功展开。同时,为了提高测量精度,引入了一个虚拟相位平面以进一步拓展投影条纹周期数。实验结果表明,所提方法在使用N帧格雷码图案的情况下,可以编码周期数为2^N+1的投影条纹进行3D测量,其无需任何附加图案即可避免级次边沿误码问题,并有效提升了测量精度。复杂动态场景的3D重建结果证明,所提方法能够以2381 frame/s的速率实现高精度、高效率和高速的3D形貌测量。

二值条纹离焦投影技术很好地克服了条纹投影三维测量技术中的非线性影响，有效抑制了投影设备Gamma效应带来的误差。多频条纹二值离焦投影结合时间相位展开算法，是常用的复杂物体三维测量方法。该方法在使用中要保证多个频率二值条纹离焦获得大致相当的正弦性品质，投影时不同频率条纹对应的离焦量不一样，不利于其广泛使用。分析了不同二值化方法条纹的离焦量与正弦性品质之间的关系，提出了采用不同二值化方法生成待投影的不同频率条纹，在同一固定离焦量下进行三维面形测量的方法。提出的组合二值条纹方法与单一二值条纹方法的仿真和实验测量结果表明，该方法能保证测量精度，且实际使用时不同频率条纹的离焦量固定不变，方便易行。