本论文来自国家自然科学基金项目--基于单幅二维图象不标定自适应三维场景重构技术与应用。近年来迅速发展的主动机器视觉非接触三维形貌测量技术,其中投影照明系统分为点结构光,线结构光和面结构光等照明方式,而前两种结构光必须使用扫描方式实现三维轮廓测量,使其系统结构复杂,速度较慢。本文结合视觉测量技术和投影技术,采用编码结构光主动视觉方法,研究一种彩色伪随机编码投影照明系统。系统利用照明系统照明彩色编码图案,通过投影物镜以一定倍率放大投射到空间场景上,对场景进行特征化,然后用数码相机拍摄的方法,根据拍摄的空间场景编码二维图像,对空间场景进行三维重构。本文重点对聚光镜头和投影镜头进行设计和优化。此外,为验证该系统的特征化效果,采用一套对影像特征点坐标进行提取的实验装置和一种对特征点进行坐标变换的数学方法,建立实验平台。根据实验结果,分析产生误差的原因,改进系统的整体性能。针对在特征化过程中,像差将严重影响三维重构的精度,提出一种编码板制作的方法,构建了新的投影系统,并通过实验对比,验证此种方法的正确性、可行性,从而优化整个系统。