随着科技的发展和社会的进步,三维形貌测量在工业和生活中的应用越来越广泛。数字条纹投影技术因其无接触、快速、高精度等优势在工业检测、虚拟现实及生物医学等领域有着广泛的应用前景,成为三维测量技术的研究热点。但是数字条纹投影技术依然存在相应问题。本文主要研究数字条纹投影技术中由于商业投影仪的γ校正导致的非线性问题。论文首先阐述了二值离焦编码结构光技术的原理,然后对Sierra Lite抖动算法的非对称性进行研究,并提出了“S”形垂直扫描的Sierra Lite抖动算法对其改进,接着又分别基于空间域和频率域提出两种优化方法,并采用遗传算法对二值图案进行优化,最后将本文提出的三种优化方法进行对比。本文的研究内容主要包括四个方面:(1)论文阐述了二值离焦编码结构光技术的原理,分析了离焦投影系统的滤波模型以及已有的二值结构光图案产生方法,并研究了其频域特性对离焦效果的影响。(2)论文研究了条纹周期、离焦量以及相移步数对Sierra Lite抖动算法的影响,并发现使用垂直扫描的抖动算法在相移法计算相位值时误差相对较小。然后论文提出了一种“S”形垂直扫描的Sierra Lite抖动算法,该方法在一定程度上改善了垂直条纹的对称性,并通过实验验证了该方法能有效地提高三维测量的精度,尤其在条纹周期较短的时候。(3)论文提出了一种基于空域的二值抖动优化条纹的产生方法,通过最小化二值离焦图案与理想正弦图案的灰度值误差并使用遗传算法来对二值条纹进行优化,并采用二值块优化技术加快了优化过程。实验结果证明该方法在短周期条纹或离焦量较小的情况下能够有效提高三维测量精度。(4)论文提出了一种基于频域的二值抖动优化条纹产生方法,以最小化优化图案的频谱与理想正弦图案的频谱误差为目标,利用遗传算法对二值离焦图案进行优化,并将其与另外两种优化条纹进行对比,实验结果证明该方法在多数情况下优于另外两种,并对投影仪的离焦程度不敏感。