动态表面的三维成像对人们的生产与生活具有重要意义，诸多光学三维成像方法中，相位辅助的三维成像具有精度高、数据密度大和数据采集的全场实时性等特点，是一种极具潜力的动态表面三维成像方法。　　本论文根据相位辅助三维成像的基本原理和动态表面三维成像的特别需求，针对条纹投采、三维重建、运动补偿、系统简化等多个方面展开研究，构建了基于外差干涉条纹投影的动态表面三维成像系统并发展了与之相关的一系列方法。论文概述了动态表面光学三维成像的典型技术以及国内外研究现状，介绍了相位辅助三维成像的基本原理，重点对相位辅助动态表面三维成像所涉及的核心问题—高速条纹投采和帧间运动补偿进行了分析研究。　　对基于相位辅助的动态表面三维成像而言，条纹投采的速度和条纹图序列的长度是影响三维成像动态表现的首要因素。为了提高条纹的投采速度，建立了基于马赫泽德干涉仪结合双声光偏转器的时间外差干涉系统。利用该系统产生的运动干涉场进行条纹投影具有很高的相移速度上限和较大的结构照明景深，投影与采集之间的同步通过声光偏转器射频信号与相机触发信号的倍频关系实现而无需同步电路控制。为了减小帧间运动带来的影响，利用三相机之间的极线约束关系，仅通过四步相移所获得的折叠相位确定同名点对应关系并重建深度像，减少了三维成像需要的条纹图序列长度。实验证明，该方法对动态表面具有较好的成像效果。　　对四步相移算法的灵敏度分析表明，深度像重建误差的主要来源是帧间运动带来的相位畸变。对帧间运动导致的相位编码变化进行了定性和定量分析，讨论了系统参数对相位编码变化的影响。对于较大的深度像重建误差，提出了一种运动误差补偿算法，在合理的假设下估计运动导致的相移误差并由此修正相位。通过陶瓷标准球与陶瓷平板的深度像重建与修正结果验证了运动误差分析的合理性和运动误差补偿的有效性。　　在基于三相机结构的系统中，只有被所有相机视场和干涉场同时覆盖的区域才能进行深度像重建，在很大程度上影响了深度像的完整性。为了提高三维成像的效率，提出了基于双相机结合运动干涉场约束的深度像重建，利用干涉场等相位面的空间位置替代一个相机作为同名点查找的约束条件。对其中所涉及的运动干涉场标定和深度像重建进行了方法阐述和实验验证。