针对相位标靶标定相机需采集多幅条纹图获取相位的问题，提出了一种基于彩色交叉条纹的相机标定方法。本方法在每个标定位置仅需一幅条纹图就可以完成特征标识点的提取; 通过液晶显示屏显示一幅红蓝交叉条纹图像，由相机拍摄，采用傅里叶变换和多频外差法分别得到水平和垂直方向的绝对相位; 根据相位标靶的空间位置与图像中绝对相位的精确对应关系，标定相机内参,采用非线性最小二乘法优化。基于重投影误差的实验结果表明，本方法可以快速精确的实现相机标定。

编码的圆形正弦条纹在圆心具有零相位, 该点可以作为后续相位计算和展开的参考。但是圆形条纹提供的载频相位具有非线性特点, 当其用于三维面形测量时, 如果圆心在物面上, 获取物面高度信息的方法与投影单频直条纹的情况不同。研究基于圆形条纹投影的相移轮廓术, 讨论了物面高度引起的图像点坐标的位移量和绝对相位的计算方法, 并完成相应的误差分析。对3.5 mm平面测量误差的标准差为0.019 mm。计算机模拟和实验验证了该方法能直接得到离面物体的绝对相位, 用于重建物体的三维面形。

摄像机标定是结构光三维传感技术中联系测量系统内外参数与三维坐标之间的重要环节。基于灰度信息提取特征点的摄像机标定方法易受图像噪声、对比度等因素的影响。提出一种基于绝对相位靶（APT）的摄像机标定方法，采用时间相位展开算法计算绝对相位，提取相位值为4π整数倍的特征点，采用局部窗口最小二乘拟合算法计算特征点的精确亚像素坐标，进而建立特征点的图像坐标与世界坐标的对应关系。通过仿真实验，分析不同高斯噪声和模糊条件下摄像机参数的绝对误差变化，发现相对于传统的棋盘格和圆点标定法，所提APT标定法对图像噪声和模糊具有更好的鲁棒性，且具有更高的标定精度。真实的对比实验显示，APT标定方法的标定精度优于棋盘格和圆点标定法，尤其在“离焦”（标靶处于相机有效工作距离之外）情况下可将重投影误差降低58.68%，证明了APT标定方法的有效性和可行性。

基于相位测量偏折术的测量原理,针对移动屏幕偏折术测量方法中的重复标定问题,提出了基于单相机监控的偏折术测量方法。通过辅助相机监控LCD显示屏幕的两个位置,通过PnP方法和坐标系变换确定LCD显示屏幕在主相机中的位姿关系。利用绝对相位追踪对应同一像素的LCD显示屏幕两个位置上的同名相位点,确定入射光线,最终确定法线和梯度信息,并根据径向基函数插值法精确重建镜面面形。采用镜面标定法对具有不同视场的主辅相机进行标定。该方法只需标定一次,不会产生重复标定误差。仿真和实验验证了该方法的可行性,初步实验结果验证该方法具有较高的检测精度。

多普勒非对称空间外差干涉仪可用来探测氧气大气带气辉谱线的多普勒频移，进而反演中高层大气的风速。由风速变化引起的干涉条纹相位频移十分微小，而由系统误差导致的绝对相位漂移会严重影响风速反演精度。双臂式干涉仪与单臂式不同，除受扩视场棱镜和光栅影响之外，用于产生光程差的空气隔片的热膨胀也会影响干涉图的绝对相位。通过实测和仿真计算不同温度下的绝对相位漂移，分析了绝对相位漂移的原因。在此基础上，提出了一种绝对相位漂移校正方法，通过求零风速和某一给定风速下两条线性相位拟合曲线之间的距离，校正温度引起的绝对相位漂移，从而准确反演风速。结果表明，仿真分析与实测的绝对相位漂移具有较好的一致性。校正绝对相位漂移后反演的风速误差为3.5 m/s，与校正前相比风速反演误差得到了极大的改善。

为了在黑白摄像机中快速获取场景的三维形貌与颜色纹理, 提出了绝对相位测量结合主动彩色照明的方法.首先向物体投影并拍摄两幅相移为1/3周期的条纹和一幅周期有微小差别的条纹图;然后分别向物体投射光强为给定强度的白、红及绿照明光, 并拍摄图像.用改进的相移法求解第四幅图像与第一、第二幅变形条纹图中的相位;用改进的傅里叶变换法求解第四幅图像及第三幅变形条纹图中的相位;然后得出绝对相位值.最后利用第四幅图像与第五和第六幅图像求出场景反射的蓝色分量, 并根据色度学原理恢复出场景的颜色纹理.实验表明, 该方法在保证三维测量准确度的同时获得了高质量的颜色纹理, 实现了30fps的三维数据及颜色纹理采集速度.

基于邻域分析的相移法不适合阶跃场景测量且往往会造成相位误差的积累，为此提出了用于获取绝对相位的对称式和非对称式二元阶梯相位结构光编码方法.两种方法编码图案不同，对称式编码方法编码图案黑白条纹的宽度相等，非对称式不等.通过投影多帧二元结构光编码图案，结合相移法相位提取公式获得阶梯相位.测量时，基于传统正弦条纹投影和相移法获得高准确度包裹相位，并用阶梯相位确定对应包裹相位的级次.根据级次直接进行相位展开，进而获得绝对相位.以量块作为测量对象，两种方法的测量均方根误差达到0.072 mm.两种方法均能够有效还原阶跃场景，实现三维重构.