双目面结构光三重扫描是在条纹投影双目视觉重建的基础上，追加左、右相机与投影仪构成的单目视觉系统重建点云，在反光和凹凸起伏等表面测量应用上具有更好的点云完整性优势。但由于环境温度变化影响，投影仪产生较大温度漂移，导致双目重建点云与单目重建点云发生“分层”现象。为此，文中提出了一种基于正交条纹投影的三重扫描系统温漂在线补偿方法，通过投影仪投射正交条纹来构建双目重建点在投影仪图像中准确的映射关系，并基于双目重建点在投影仪图像中的重投影误差最小化目标函数来求解温漂补偿后的投影仪最优外参数。最后，以金属球和汽车零件作为被测对象进行实验验证，在不依靠标定板等先验信息及繁琐标定流程基础上，所提在线快速补偿方法可以使得双目点云与单目点云温漂量分别减小78.2%和94.3%，极大减轻了温度变化对于三重扫描点云数据拼接影响。

光学三维测量中的三通道相位测量轮廓术具有高精度、易识别、自动化程度高等优点，在科学研究和工程应用中获得了广泛的关注。在三通道相位测量轮廓术中，投影仪不同通道间的色差成为影响测量精度的关键因素。针对该问题，文中开展了基于相位标靶的相位测量轮廓术投影色差建模与校正研究。提出了将带有全息投影膜的液晶显示屏（Liquid Crystal Display, LCD）当作相位标靶对投影色差建模与校正的方法。通过LCD显示条纹与投影仪投射条纹的相位，计算投影仪色差并建立其数学模型。然后通过预补偿的方法实现投影仪三通道投射色差的校正，进行实验验证校正前后对相位测量轮廓术精度的影响。实验结果表明，文中所提方法的校正效果为蓝绿通道的平均色差由0.3255 pixel校正为0.1063 pixel，红绿通道的平均色差由0.3651 pixel校正为0.1114 pixel。该方法可为三通道相位测量轮廓术提升投影质量。实测台阶的平均误差从0.489 mm减少到0.038 mm。实验结果验证了投影仪色差建模与校正方法的有效性，提升了三通道相位测量轮廓术的整体测量精度。与已有方法相比，可以有效避免相机误差带来的影响，大大缩短计算时间，能够适用于不同型号的投影仪色差测量与校正。

为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制，同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影，设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源，根据二向色镜的位置不同，提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案，并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距，均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真，并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明：在3 m处的投影面上，共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内，且光斑大小均匀，可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。

针对传统的投影仪畸变标定方法系统结构和理论推导复杂等问题，提出一种基于相位标靶的投影仪畸变测量和校正方法。该方法以附有全息投影膜的液晶显示屏作为相位标靶，液晶显示屏依次显示水平和垂直方向的正弦条纹图像，投影仪向相位标靶依次投射水平和垂直方向的正弦条纹图像，并分别计算显示条纹和反射条纹的绝对相位。利用两组相位在相机像素上的对应关系，将投影仪投射相位转换到液晶显示屏相位坐标系中，从而测得投影仪的畸变。根据采集的相位空间关系进行畸变校正，使投影仪投射的等相位线在相位标靶上呈直线分布。实验结果证明，该方法可测量并校正投影仪的畸变，不受相机成像质量的影响，可为条纹投影三维形貌测量技术提升投影质量。

提出了一种新的投影仪标定方法以提高数字光栅投影三维测量中投影仪标定的准确性。该方法结合二次投影技术和交比不变性进行投影仪标定。采用二次投影技术解决投射图案与标定板图案互相干扰的问题；采用交比不变性以避免引入相机的标定误差。接着进行了对比实验，以验证所提方法的有效性。选取需要相机参数的传统投影仪标定方法以及根据全局单应性的投影仪标定方法作为对比方法。结果显示，本方法的反投影误差标准差分别从（0.2275, 0.2264）像素和（0.1397, 0.0997）像素降低到（0.0645, 0.0601）像素，反投影误差的最大值分别从1.222像素和0.5617像素降低到0.2421像素。另外，该方法还可同时标定相机，从而获得整个三维测量系统的参数。本文提出的方法可以避免相机标定参数的误差传递，提高投影仪的标定精度。