随着人工智能、智能制造等先进科学技术的发展,简单的二维视觉信息逐渐不能满足应用需求,带有深度信息的三维数据信息在逆向工程、移动支付、智能制造与检测、网上购物、VR(虚拟现实技术)、AR(增强现实技术)、生物医疗等方面有重要影响。基于正弦条纹结构光投影三维重建技术由于其精度高、速度快、无需与被测物体接触等优点受到广泛关注。正弦条纹结构光投影三维重建系统(fringe projection profilometry,FPP)最少可由一个投影仪与一个相机组成。该系统中相机景深有限,可能会出现离焦现象,影响变形条纹图像从而影响最终重建精度;相位展开方法的不同亦会在一定程度上影响重建结果。本文在总结条纹投影结构光三维重建技术的基础上,针对上述问题研究针对条纹投影结构光测量技术相位误差的抑制技术。论文主要研究内容如下:1、正弦条纹投影结构光三维重建技术研究现状综述。总结光学三维重建技术的研究现状,对比各类光学三维重建技术。阐述条纹结构光三维重建基本原理、相位解调方法。相位展开技术对重建结果的精度及信噪比影响较大;FPP系统中相机离焦引起的非冲激性的点扩散函数(Point Spread Function,PSF)严重影响待测物体不连续区域的重建结果,目前针对该问题的研究结果及文献较少。本文重点综述对重建结果影响较大的相位展开技术与FPP系统中不连续区域误差抑制技术的研究现状。2、FPP系统相位-高度标定技术研究。研究相机针孔线性模型及相机畸变非线性模型,暨张正友棋盘格标定法的原理及基本步骤。研究相机模型参数的非线性优化方法,优化线性相机模型参数并计算相机畸变参数,减少相机重投影误差。研究重建系统高度-相位标定方法,阐述标定方法的过程及步骤。3、快速三频率相位展开方法研究。针对传统的三频外差法鲁棒性较差与传统的三频率法对正弦条纹频率限制较大且展开速度较慢的问题。本文研究快速三频率相位展开方法,本方法利用外差原理有效减少关系表的遍历次数,同时利用建表法展开相位,鲁棒性高,消耗时间少。与三频外插法相比,本方法在重建错误较多区域可以降低90%的展开错误率;重建消耗时间仅为传统三频率法的3%。4、基于FPP系统PSF标定的不连续区域误差抑制方法研究。建立FPP系统的数学模型,根据本模型可知FPP系统中相机离焦后PSF不是理想的冲激函数,这是不连续区域存在相位误差的主要原因。针对FPP系统内PSF不是冲激函数导致不连续区域的测量误差同时PSF在所有待测空间内存在一定的变化的问题,本文提出一种三维PSF标定方法。研究基于该标定方法的不连续区域误差抑制方法。本方法结合变形条纹图像及三维空间中的PSF,利用逆卷积算法在减少待测物体不连续区域相位误差的同时增强待测物体细节信息。实验证明本方法可以将不连续区域误差降低 70%。