为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题，提出一种改进的多曝光融合方法，利用自适应曝光代替手动曝光，并对图像融合过程进行优化。首先，将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析，将被测物体表面反射率不同的区域分为若干组，分别计算出每个组别的最佳曝光时间；在此基础上，拍摄不同组别对应最佳曝光时间下投射白光和条纹的图像，并去除图像中超过设定阈值的高灰度值区域，再将投射白光处理后的图像制作成掩模图，与相同曝光时间下投射条纹处理后的图像相乘，进而对多组相乘后的图像进行亮度压缩与融合；最后，通过CLAHE算法提高融合后所生成条纹图的对比度与清晰度，并对条纹解相后进行点云重建和尺寸测量。实验结果表明：文中方法中自适应曝光相较于手动曝光具有高效性和准确性，U型卡、连接块、圆盘三个高动态范围表面物体的点云重建率分别高达99.98%、99.74%、99.76%，测量出的标准块阶梯高度差绝对误差为0.062 mm，相对误差仅为0.69%，该方法有效解决了高动态范围表面物体测量时点云缺失的问题，提高了三维轮廓的测量精度。

采用数字光栅投影技术对强反射表面物体进行形貌测量时，由于采集的图像出现局部过明或过暗的现象，造成测量精度下降。基于此，提出一种改进的自动多次曝光图像融合技术，首先通过系统灰度响应曲线确定合适的测量灰度值范围，并根据基准点拟合出相机响应函数，计算出所需的曝光时长和次数；其次，将相机采集的不同曝光时长下光栅条纹图像与投射纯白图像下制作的掩膜图像相乘并进行线性变换叠加，采用对数变化提升叠加后光栅条纹图的暗部区域细节；最后通过解相计算出被测物的三维点云数据。实验结果表明，该方法可以准确计算出曝光时长和次数，融合后的图像条纹清晰完整，对于具有强反射表面的标准块、水泵压板护套和回程盘，点云重建率分别达到99.80%、99.20%、99.40%，提高了强反射表面的形貌测量精度。

光栅投影三维测量技术因其非接触式、分辨率高和精度高等优点，已成为应用最为广泛的三维测量技术之一，但对于具有强反射表面的被测物，所采集的图像会出现局部过明或过暗的现象，导致测量的点云缺失，影响测量精度。为了实现强反射表面物体三维轮廓的精确测量，提出一种改进的多曝光图像融合技术。利用白光投射下不同曝光时长的图像制作掩模，分别与光栅投射下相应曝光时长的条纹图像相乘，将所得图像进行线性变换后叠加，再对其灰度值归一化后进行伽马变换和灰度值还原，最后利用所得条纹图像解相并计算被测物体表面三维点云数据。实验表明，该方法在一定程度上克服了因物体局部高光而导致的点云缺失，对于法兰片、标准块和U型卡三种具有强反射表面的被测物，分别能计算出99.8%、99.1%和99.3%的点云数据，实现了强反射金属表面较为完整的三维轮廓检测。

为解决双频外差法展开条纹相位中出现跳跃性变化的问题，提出了一种改进方法。首先，根据外差原理计算出条纹级数的小数部分，再由该条纹级数对应频率的光栅条纹的相位主值计算出当前小数部分的实际值。然后，根据相位主值自身误差设置判定阈值，并用该阈值对上述计算值与实际值的差值进行判断。最后，根据判断结果对中间参量的周期次数进行加或减的调整，以校正绝对相位。通过在仿真双频条纹图案的相移图中加入不同均值和方差的高斯噪声，对比校正前后的相位图，分析了改进方法对相位跳跃性误差的校正率，并通过样件实测实验来验证该方法的实用效果。实验结果表明，该改进方法对绝对相位跳跃性误差的校正率可达90%以上，具有较强的抗噪性和实用性。