提出一种利用同心圆光栅和契形光栅作为标定模板，基于正交方向消失点摄像机自标定的新方法。新方法利用相移条纹相位提取精度高的特性来求零相位特征点，避免了传统标记点提取误差给标定结果带来的影响。要求摄像机至少从6个方位拍摄标靶，采用四步相移得到光栅的截断相位并求解零相位交点，计算消失点从而解算出摄像机的内参数。根据模拟实验得到影响消失点标定精度因素的分析结果，制作了含有7个周期的同心圆光栅和4个周期的契形光栅。实际测量实验中分别用光栅靶标和灰度同心圆靶标进行相机标定，对比重投影误差，结果证明新方法提高了基于消失点标定算法的精度和稳健性。

基于条纹对比度的三维测量方法由于具有垂直测量的特点, 可用于测量表面有突变的复杂物体的三维信息。本文在现有方法的基础上, 提出了一种改进的基于条纹对比度的三维测量方法。该方法利用投影仪将一组相移的正弦条纹依次投射在被测物体上, 并使被测物体位于投影仪成像面的前方, CCD相机通过一个半透半反镜从投影方向获取物体表面的条纹图像, 然后利用相移算法得到正弦条纹经物体调制的对比度分布, 最后利用该对比度和高度的对应关系恢复出物体高度。因此, 该方法只需对物体在一个位置进行扫描, 不需要改变条纹成像面位置, 测量过程更加快速简便。实验结果表明: 利用该方法可以有效地恢复出表面有突变的复杂物体的高度信息。

基于朗奇（Ronchi）检验法和同步相位探测技术，在点光源离轴情况下提出一种检验非球面反射镜的方法。该方法利用透射液晶显示器(LCD)显示垂直和水平两个方向的正弦光栅，由摄像机记录经被测镜面反射产生的光栅变形条纹图，通过四步相移法获得条纹图的相位分布。由变形条纹和光栅的同名相位点确定被测镜面每一点的横向像差，对应理想镜面的横向像差由几何关系算出，通过两镜面对应点的横向像差之差获得待测点面形偏差的梯度信息，对其积分恢复面形偏差，最后重建被测面形。检测中光栅由计算机产生，可实现精确的相移，使垂直和水平光栅严格达到90°。采用预设标记点来引导相位展开，有效地解决了变形条纹和光栅的相位对应问题。模拟和实验初步验证了这一方法的可行性。

针对传统调制度轮廓术测量速度较慢的问题，本文提出了彩色双通道投影的调制度轮廓术。该方法将两个正弦光栅通过不同的通道同时成像在被测物体上，两光栅像面不重合(相互离焦)，采用彩色CCD 采集条纹图，利用彩色CCD 的色通道性质，分离出两个单一通道的条纹图，得到其调制度分布。由于调制度比值和物体高度存在一一对应关系，由此可重建物体三维面形。文中给出了实验的设计方案、信息获取的方法、实验结果及误差分析，讨论了影响测量精度的几种原因。实验结果表明，该方法测量深孔等面形复杂物体，测量速度快，算法简单，且可以达到较高测量精度。

调制度测量轮廓术是一种垂直测量的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化的复杂物体。提出了一种基于正交方向空间载频的快速调制度测量轮廓术。该方法将两个具有一定间距且正交的正弦光栅同时成像在被测物体上, 并使被测物体位于两个光栅成像面之间。采用空间频域滤波将正交光栅图像分离, 得到被测物体经正交光栅调制的两个调制度图像, 利用其比值和高度的对应关系恢复出物体高度。该方法只需采集一幅图像, 即可恢复出物体高度, 具有三维信息实时采集的特点。实验结果表明,利用该方法可以快速且较为准确地恢复出物体的高度信息。