结构光投影三维测量技术因表面非接触,大视场,实时性、高精度的优点而广泛应用于逆向工程、工业零件缺陷检测、生物医学、虚拟现实、人脸识别等领域。近些年来,传统的三维测量技术已日趋成熟。随着科学技术的发展,人们也对传统技术提出了更高的要求,例如解决投影的非线性问题,相位展开问题等等。本文详细的介绍了结构光投影三维的原理,基于相位测量轮廓术,重点对三维测量的非线性问题,包裹相位自适应展开问题做了深入研究。本文的研究内容包括四个方面：1)基于离焦二元编码结构光三维测量原理及其性质,结合相移法,发现了Floyd-Steinberg Dithering算法的误差扩散不对称性将使正弦结构光图案的二值图案失对称性,对相移法将产生相位平移的影响。使用平行于条纹方向扫描的Floyd-Steinberg Dithering算法将使离焦结构光图案在不同离焦状态、不同相移步数情况下的相位提取结果更加一致、误差更小。数值仿真和实验测试结果都证明了这一结论。2)针对基于传统邻域分析法的相移法不适合测量阶跃场景,且往往会造成相位误差累加的问题,本文提出了两种用于获取绝对相位的对称式和非对称式二元阶梯相位编码方法。通过投影多帧二元编码图案获得阶梯相位。针对不同频率的正弦条纹,可以选择不同相移步数的编码方法,实现二元结构光频率的自适应投影和包裹相位展开。测量时,基于传统正弦条纹和相移法获得包裹相位,根据阶梯相位确定对应条纹级次,直接进行相位展开。实验证明两种方法均能够有效还原阶跃场景,实现三维重构。3)针对新提出来的两种二元结构光编码方法对高频包裹相位进行相位展开需要投影大量编码图像的问题,对两种方法进行了改进研究,新提出来一种改进型二元结构光编码方法,该方法只需投影三幅结构光图像便能解析更高频率的包裹相位,且针对不同频率的正弦条纹,可以实现自适应频率的二元编码。实验证明了该方法的有效性。4)基于OpenCV和Matlab的标定模块,在光学平台上搭建了实验系统,对单目相机进行了标定,求出了相机的内外参数,并对拍摄的图像进行了畸变矫正。