相移轮廓术是一种广泛使用的光学三维测量方法，其精度不仅受相位展开算法本身的影响，也受测量系统中投影仪和摄像机的非线性影响。理论上，投射更多的相移条纹可减弱非线性误差的影响，但是增加了测量时间。为了提高误差校正的效率，提出了一种基于梯形正弦相移的测量方法。该方法需要两组改进的梯形相移条纹和一幅正弦条纹。梯形条纹提供图像强度信息和条纹级次信息，图像强度信息用来求取系统的非线性响应曲线，进一步消除系统的非线性。正弦条纹经过希尔伯特变换可求得额外的条纹图像，用来计算截断相位信息。经过校正的截断相位信息，可进一步获取精度较高的三维信息。相较于先前的梯形与正弦误差校正方法，该方法的测量效率提高了28%。

为测量光线入射角度，设计了一种基于锥形透镜的新型光线入射角度测量系统。利用光阑、锥形透镜和图像接收装置，获取待测光线通过光阑射入锥形透镜后经过多次的折射和反射，在图像接收装置上得到的复杂光斑图像，通过图像处理得到光斑图像特征信息，进而求解光线入射角度。采用锥形透镜的测量方案，角度测量范围可达80°，精度最高可达 (1×10⁻⁴)″。该方案结构简单、体积小且不需要进行繁琐的安装调试。与现有的单光点测量等方法相比，该方案中锥形透镜具有角度放大作用，可大幅度提高测量精度且具有大视场；图像传感器像素分辨率对测量结果影响较小，系统光通量大，容易获得较高的信噪比。

传统的格雷码加相移法已经广泛应用于三维测量，但是相位解包裹一般需要投影多幅格雷码条纹，如何实现快速、准确的三维测量仍具有一定挑战性。提出了一种基于几何约束的改进格雷码条纹投影三维测量方法，可以有效减少格雷码条纹的数量。为了实现高速条纹投影，使用二值抖动技术将8位正弦相移条纹转换为1位二值图像。总共使用六幅条纹图像，其中三幅相移条纹用于计算截断相位，三幅格雷码条纹用于对截断相位进行初步展开获得伪展开相位，最后利用几何约束对伪展开相位进行解包裹获得绝对相位。实验结果表明，所提方法可以有效地重建被测物体的三维形貌。