针对数字光处理（DLP）投影仪投影速度低从而限制结构光三维测量速度的问题，采用具有兆赫兹量级切换速度的LED阵列作为投影光源，提出一种基于高速LED阵列的条纹结构光三维测量方法。具体地，使用高速LED阵列投影二值条纹图案，通过对投影系统的镜头进行轻微离焦从而在被测三维物体表面获得正弦条纹，然后结合相移法和多频外差法对物体三维高度进行解算重建。使用所提实验系统在21000 frame/s的投影速度下对旋转速度为3000 r/min的阶梯物体进行三维测量，系统对动态物体的测量速度达到6000 Hz，测量精度达到0.1 mm，实现了对高速运动物体的三维形貌重建，同时展现出高速LED阵列作为投影光源提升三维测量速度至兆赫兹量级的可行性。

针对室内环境重建过程中的光源干扰，以及相移条纹投影过程中因产生Gamma变换造成相位展开时包裹相位周期与格雷码级次周期无法保持严格一致，从而出现相位值跳变的问题，提出一种基于自适应插值滤波的抗全局光照重建方法，并利用高速投影方式将光源干扰的影响程度降低。首先向被测环境表面投影二值离焦相移条纹与高频格雷码条纹，利用希尔伯特变换以及高频解码方法求解展开相位；其次运用自适应插值滤波算法对存在跳变的展开相位进行修复；最后还原被测物体的形貌特征。通过分析跳变点类型针对性地对其进行插值滤波，消除相位跳变、避免重复相位的产生。与传统全局中值滤波方法相比较，笔者的方法可以在精度更高的条件下同时将效率提高90%，达到了高速高质量室内环境重建的目的。

针对离焦投影二值条纹生成正弦条纹进行测量时，条纹对比度和测量景深降低的问题，提出了一种聚焦投影二值编码条纹的结构光测量方法。以正弦条纹单周期内的强度值为规律，对二值条纹进行编码。按特定方式对编码后的二值条纹进行处理后，可生成用于实际测量的正弦相移条纹。同时，结合二加一相移算法进行改进，复用获取正弦条纹的二值条纹来生成测量所需的背景灰度图像，减少一幅均匀平面图案的投影，进而提高测量速度和精度。实验结果表明，所提方法以标准球为实验对象，测得的均方根误差为0.0425 mm。在投影仪全程聚焦的情况下，采用二值条纹进行测量，在避免非线性影响的同时，能够减少对正弦条纹对比度和测量景深的影响，进而可获取高精度的重建结果。

光学三维测量技术发展已经非常成熟，在工业制造、生物医疗、文物保护等领域都有着广泛的应用。但传统条纹投影测量中使用的正弦条纹无法避免投影仪和相机Gamma效应的影响，导致测量误差增加。二值条纹的出现从条纹端解决了非线性问题，其非连续灰度值规避了非线性误差对测量结果的影响。同时，随着数字投影技术的发展和成熟，相对于灰度条纹，二值条纹在投影速度上也具有绝对的优势。因此，离焦投影技术开始被广泛地研究和应用。在简述离焦投影原理和二值条纹特性的基础上，对二值条纹调制技术进行了综述，分析了不同调制技术的特点及适用场景，最后展望了二值条纹离焦投影的未来研究方向。

二值条纹离焦投影技术很好地克服了条纹投影三维测量技术中的非线性影响，有效抑制了投影设备Gamma效应带来的误差。多频条纹二值离焦投影结合时间相位展开算法，是常用的复杂物体三维测量方法。该方法在使用中要保证多个频率二值条纹离焦获得大致相当的正弦性品质，投影时不同频率条纹对应的离焦量不一样，不利于其广泛使用。分析了不同二值化方法条纹的离焦量与正弦性品质之间的关系，提出了采用不同二值化方法生成待投影的不同频率条纹，在同一固定离焦量下进行三维面形测量的方法。提出的组合二值条纹方法与单一二值条纹方法的仿真和实验测量结果表明，该方法能保证测量精度，且实际使用时不同频率条纹的离焦量固定不变，方便易行。

投影仪离焦技术克服了光栅投影三维测量中的投影仪非线性问题，但二值光栅存在的高次谐波会降低生成光栅的正弦性，从而引入相位误差。提出一种二值光栅图像生成方法，基于正弦光栅图像所具有的对称性和周期性，选取了尺寸较小的二值块。然后对所选块进行随机初始化，再采用多像素跳变方法对二值块进行优化，根据优化所得的二值块生成整幅二值光栅图像。最后结合相移算法，在投影仪离焦测量环境下，计算得到三维测量所需的相位信息。相较于传统二值光栅图像生成方法，所提方法能够保证高质量相位信息获取，且适用于不同程度的离焦测量环境。仿真及实验验证了所提方法更加适用于离焦投影三维测量。