相移轮廓术由于其高测量精度和高鲁棒性已广泛应用于各个领域。然而，由于需投射多幅条纹图到物体表面，因此要求物体在测量过程中保持静止。另一方面，当重建高反光运动物体时，不仅出现过曝光现象，过曝光位置还将随着物体运动而变化，对测量提出了挑战。基于此，提出一种测量高反光运动物体的算法。过曝光位置随着物体运动变化意味着并非所有条纹图都存在过曝光。首先，投射双频率条纹图到运动物体表面并拍摄。其次，识别所有条纹图中的过曝光区域，并记录物体上每一点的非过曝光条纹图。再次，基于非等间隔相移的非过曝光条纹图进行相位提取，获得双频率相位分布。最后，对双频率相位分布进行运动补偿，并基于双频率解包裹算法实现正确解包裹，完成高反光运动物体三维重构。实验结果表明，该算法能有效减小高反光运动物体引起的测量误差，具有较高的工业应用价值。

在充分兼顾嵌入式三维测量系统对高效性、集成性、通用性以及灵活性等需求的基础上，设计了一种由3个异构核心构成的结构光三维测量系统架构。该多核异构架构层次清晰、结构灵活、通用性强，能兼容多种通用接口的光学器件（相机、投影仪等）。在此架构基础上，结合现场可编程门阵列并行流水优化方法，设计并实现了一种涵盖相位解调、解包裹以及相位深度映射等模块的全流程结构光三维测量系统。实验结果表明，所提方法在测量精度与传统PC平台相当的情况下，大大提高了测量效率，处理13幅1280×800分辨率的图像仅需12 ms，是同类算法在传统PC平台上的11倍。

针对传统方法中检测变形油画的表面形貌时需要将油画布拆卸下来的情况, 提出了一种油画表面三维形貌无损检测的方法。应用结构光三维检测技术获取油画表面的绝对相位分布, 使用最小二乘法拟合二次曲面作为参考面, 再将绝对相位与参考面的差值作为实际相位, 从而得到油画表面的高度分布。实验结果表明, 该方法能够在不拆卸油画画布的情况下实现无损检测, 对于不同变形程度的油画均具有较理想的检测效果。

为了快速、准确地获取空间不连续物体的三维信息，提出了一种既包含相位级次又包含相对相位的混合编码方法。在传统相移轮廓术的基础上，根据De Bruijn序列将相位的级次信息调制到相移图片中，序列的长度为相位的周期数，其中每一个码元对应一个周期的相位。计算得到相对相位后，将每个周期所对应的码元组成的序列与原序列进行匹配，码元在原序列中的位置则为该周期相位的级次。该方法不需要投影额外的图片来编码相位的周期级次，仅根据投影的相移图片，就可获取相位展开所需要的相位级次以及原始相对相位。实验结果表明，本文方法在只投影拍摄4张图片的情况下，可以还原多种形状的待测物体的三维形貌，重建平板的标准差为0.319 mm。

正交光栅投影的相移轮廓术(PSP),可通过某一特定方向的相移(常利用相移调节因子来控制相移方向),获取两个相互正交的相位。但该方法对系统的非线性响应敏感,且目前尚未被深入讨论。为此,分析了系统的非线性响应对正交光栅相移轮廓术测量的影响,推导了带有非线性误差的相位表达式,并分析了两个方向相位相互串扰的原因。在此基础上,分别研究了抑制非线性误差的主动校正法和被动校正法,提出了可消除2阶非线性误差的双5步相移法,并利用基于统计分析的伽马校正法确定系统伽马值,主动改变正交条纹编码来抑制非线性误差。同时,完成了两种方法的对比,计算机仿真和实验结果表明,主动伽马校正法更实用。

针对当前单帧条纹技术存在的精度受到影响等问题及传统相位测量轮廓术受多帧采集限制的情况, 提出了一种基于单帧变形条纹的空间等步相移轮廓术。先提取所采集的单帧变形条纹图的零频成分, 通过滤除背景光并归一化处理, 可获得振幅为常数1的纯交流正弦变形条纹, 当该纯交流正弦变形条纹与该条纹顺延若干像素后的正弦变形条纹相加时, 根据和差化积即可获得一幅新的具有一定相移量的纯交流正弦变形条纹, 依此反复即可获得5帧相移变形条纹, 从而可以利用5帧相移解相算法重构待测物体的三维面形。实验验证了本方法的可行性和实用性。与传统相移轮廓术相比, 所提方法仅需要获取一帧变形条纹图, 无需采集多帧变形条纹, 可以实现实时三维测量, 而与傅里叶变换轮廓术相比有更高精度。