双向相移结构光三维成像具有更高鲁棒性，但在两个方向上使用相同数量的多频相移编码，增加了扫描时间。利用极线几何，提出一种改进的双向结构光编解码算法，在保证精度的前提下能有效减少一个方向的编码图像的数量。首先，在纵向进行多频相移结构光扫描，得到纵向相位。利用极线几何，将纵向相位映射为横向临时相位。然后，在横向使用最高频结构光扫描，得到横向的高频缠绕相位。利用横向临时相位，对横向的缠绕相位进行解缠绕，得到最终的横向相位。最后，建立相机和投影机间的直线模型，在计算三维点云时，计算相机视线和投影机视线的交点，避免了传统的矩阵求逆方法，提高了点云计算速度。实验结果表明：1）最终横向相位的均方根误差为4.89×10-3rad；2）双向扫描和单向扫描后的三维点云计算速度分别提升了6.08倍和4.10倍；3）与传统的方法相比，所提针对单向扫描三维重建方法的误差在10-11mm以内。

提出了基于直线模型的相机在线标定算法。该方法通过自动跟踪视频中物件的边缘, 在线求解相机系统内外参数, 同时建立物件边缘同图像边缘的对应关系。然后, 利用物件边缘同图像边缘的对应关系, 在相机内外参数初值的基础上, 通过构建融合边缘端点信息的误差函数, 迭代优化求解相机内外参数。进行了仿真和实物实验, 分别使用提出的基于直线的标定方法和传统的基于棋盘格内角点的方法标定了相机内外参数, 并对两种方法的标定结果做了对比。结果显示: 在仅使用边缘信息的条件下, 本文方法可以获得同传统的标定法一致的精度, 标定后重投影误差(RMS)为0.6 pixel。本文方法利用具有标准尺寸的物件即能实现相机内外参数的估计, 且无需制备平面靶板便可获得与传统方法相同的标定精度, 标定过程更为灵活, 有实用价值。