随着新兴概念“元宇宙”的提出,虚拟现实技术成为当前发展的热点方向。三维地形作为虚拟现实中重要的环境组成部分,若能将真实地形的细节信息表达出来,可为许多领域的场景模拟提供更加精准的环境数据。目前常用的三维激光扫描仪多以旋转扫描的方式采集真实世界的深度信息,对于其表面复杂的细节纹理信息无法同时获得,而结构光测量通过主动投射光源的方式在获得深度信息的同时可以得到纹理信息,本文对基于结构光地形三维测量中的纹理映射展开研究。论文应用结构光测量原理,设计了一种基于多点式结构光的三维地形纹理映射系统,提出了基于点阵结构光的图像前后景分离再重建映射的总体技术方案。通过分析结构光测量图像的特点,结合传统鲁棒主成分分析算法进行前后景分离时易造成图像失真、图像质量低等局限性,研究了改进鲁棒主成分分析前后景分离算法,基于同态滤波思路,首先将图像中前景光斑信息与背景纹理图像由乘性转换为加性关系,在传统的鲁棒主成分分析模型的基础上,将图像中由杂散光及设备引起的噪声作为其中一类进行分离,从而得到不含噪声的前景图像和背景图像。分离后的前景光斑图像利用形态学处理剔除光斑图像上存在的毛刺点、孤立点等,应用质心坐标提取算法定位光斑质心坐标,将获得的二维光斑质心坐标带入基于映射关系的点云解算模型中,获得三维地形的空间点云数据,再利用三角网格生长法实现Delaunay三角网格剖分,生成点云数据的三角网格化模型。最后引入基于调和映射的参数化纹理映射方法获得与三维网格模型对应的纹理坐标,从而实现三维网格模型和纹理图像之间的一一对应,将纹理图像映射在三维网格模型表面,生成具有细节信息和纹理图像信息的三维地形模型。通过搭建结构光测量系统平台,分别对凹凸两种类型的三维路面形貌进行了纹理映射实验。实验结果表明,利用本文所研究算法分离出的结构光前后景图像质量较好,纹理映射后获得具有真实感的三维虚拟地形模型,能够较大程度上还原真实地形表面的细节信息。相较于传统的三维测量仪器只能采集深度信息的局限性,结构光测量系统仅利用单目测量设备就能完成待测地形表面纹理及深度信息的同时获取,从而具有设备简单、实现成本低、同一时刻采集信息全面等优点。