相位去包裹问题广泛存在于条纹投影形貌测量中。提出了一种相移编码去包裹方法,该方法在求解相位时使用多步相移法,并在额外的一幅编码图像中,将标记条纹级数的编码嵌入到相移量中。解码时,通过分析各像素点处不同相移的光强信息序列,可以求解该点处的编码相移量,从而获得绝对相位。该方法只需要少量图像,且可以逐点去包裹,适用于不连续物体的形貌测量,但是容易受到投影仪和相机的噪声影响。通过增加互补的编码条纹图像,提出了一种改进的相移编码去包裹方法,在实现不连续物体形貌测量的同时,显著增强了噪声鲁棒性。经过仿真分析和实验,验证了所提的相移编码去包裹方法的有效性。

为了改善高反光对象表面的三维重建的质量,提出了一种基于二值相移编码光栅投影的相位融合算法。该算法对饱和相位误差进行分析,利用二值相移投影图案的周期性与对称性实现了饱和相位误差的检测。研究结果表明,相比于基于光照强度判断的饱和误差检测方法,所提方法可以准确检测出存在饱和误差的区域。与修复前相比,修复后的饱和相位误差的均方根值减少了95.7%,最大相位误差减少了96.1%。与传统的检测方法相比,在使用更少测量组的情况下,替换后的饱和相位误差的均方根值减少了16.7%。所提方法可以有效地重建出高反光物体的表面轮廓,且精度更高,无需非线性校正,抗干扰能力强。

复杂表面的精密三维测量在工业无损检测中非常重要。二进制条纹离焦投影方法在快速三维测量中有重要的应用前景，但该方法难以实现复杂表面高精度三维测量。为此，提出了基于二进制条纹加相位编码条纹离焦投影的三维测量方法。由于离焦投影滤除了高次谐波和高频噪声，可以克服投影仪的非线性伽马效应，与传统投影正弦条纹方法相比，提高了其测量精度。针对离焦投影时，随着相位编码条纹频率增大，条纹级次判决困难，出现周期错位，导致相位解包裹出错，提出了相移编码方法来解决以上问题。采用相移编码方法校正周期错位，使条纹级次判决准确，进一步提高其测量精度。实验结果表明，其测量精度可以达到0.044 mm，验证了本方法的有效性和实用性。

提出了一种基于结构光的牙齿三维轮廓测量系统。该系统由电荷耦合器件(CCD)相机和数字光处理(DLP)4500 投影模块组成。采用格雷码与相移法结合的投影方法。基于张正友标定法提出一种快速、精确的相机与投影仪联合标定的方法。在系统标定的基础上进行牙模扫描实验，得到了牙模三维点云轮廓。实验结果表明，该系统能够对牙模进行精确的三维测量，为其以后在牙科领域的应用奠定基础。

为了更加有效地采集物体的三维表面信息,使用结构光技术构建新的三维表面数字化检测平台。结合格雷和相移编码各自所具有的优势,提出了一种新的复合编码法,首先将图片分成一定的区域,然后在各个区域单独投影结构光条纹,之后每幅相移图依次向右移动一定像素。由于该法对投影的简化使编码周期明显缩短,减少了图像处理的数据量,从而提高了扫描速度,尤其适合于实现快速的三维模型重建。在自行研制的三维表面信息采集实验平台上进行了实验,新方法的有效性得到了证明。