光场三维重建技术在工业生产、生物医学、人工智能等领域具有重大的研究意义和广泛的应用前景。条纹投影轮廓术因其非接触、系统简单、测量精度高、速度快等优点,成为结构光场三维重建的代表技术之一。传统的结构照明光场三维重建方法使用工业相机采集变形的条纹结构光场,工业相机采集光场时,需要精确设计相机参数并且机械调焦,且拍摄的图片景深小,如果对焦不准确会导致重建结果产生误差。针对这一问题,本文提出了一种使用光场相机成像,再结合数字对焦技术采集光场,仅需单次曝光即可在不对焦情况下实现三维重建的方法。光场相机对比传统工业相机,其成本更低,无需机械调焦,使用计算成像的方法,对焦更准确,经过数字对焦处理后能得到更大的景深,即清晰的范围更大。本文首先简要介绍了三维重建技术研究的意义,简述几种典型的三维重建方法并分析了这些方法的优缺点。之后针对工业相机的成像问题,提出了一种基于单次曝光结构照明光场的三维重建方法,将数字对焦技术引入到三维重建之中,然后在此基础上进行研究。文章重点介绍了光场相机数字对焦的原理,使用清晰度评价函数定位对焦准确的光场图片。本文详细介绍了使用傅里叶变换轮廓术进行条纹分析的原理以及处理过程中可能存在的误差。就三维重建中的相位展开问题作了深入研究,总结比较了几种典型的相位展开算法。经过计算机模拟和具体的实验之后,结果表明,即使在采集到的光场对焦不准确的情况下,使用本文中提出的方法也能重建出物体的三维形貌。