相位辅助三维测量技术具有非接触式、高精度、高分辨率、高普适性、测量速度快等优点,是光学三维测量领域中极具代表性的一类技术,在先进制造、医疗诊断、文物保护、影视娱乐等诸多领域有着日趋广泛的应用。在相位辅助三维测量技术中,标定精度直接影响三维测量精度,如何提高三维测量系统的标定精度是一个关键问题。本文主要围绕测量系统标定的相关方法展开研究,主要包括以下三个方面:(1)圆形标志点作为标定中常用的基准点,其中心定位精度是影响系统标定精度的重要因素之一,特别是在透视投影变换条件下会产生中心偏离误差。本文研究了圆形标志点的识别和定位,分析了由透视投影和镜头畸变带来的圆形标志点中心定位误差,提出了一种高精度圆形标志点中心定位方法,利用相机标定参数将标靶图像进行反向投影校正,提取无透视投影和镜头畸变的标志点中心坐标对相机进行重新标定,通过迭代修正最终获取高精度的标志点中心坐标和相机标定参数。实验验证了该方法能有效减少透视投影和镜头畸变对圆形标志点中心定位带来的不利影响,提高了相机标定精度。(2)数字投影仪被广泛用于编码结构光照明,其光学模型构建及参数标定是实现三维测量的一个重要环节。本文研究了投影装置的光路结构、成像模型和标定方法,提出了一种高精度投影仪标定方法。该方法保持相机光轴垂直于标靶平面,避免相机成像的透视投影给投影仪等效成像带来的圆心定位偏差;利用投影结构光双方向相位信息,准确获取不同投影位置的对应关系;同时结合光束平差原理对基准点三维坐标和投影仪标定参数进行捆绑优化。实验结果表明该方法能够实现投影仪的高精度标定。(3)为实现三维测量的自动化,搭建了基于机器人和旋转台的三维测量系统。研究了机器人手眼标定和旋转轴标定,以确定机器人末端执行器坐标系与三维传感器坐标系之间的变换关系和旋转轴坐标系与三维传感器坐标系的变换关系,并分别提出了优化算法,仿真和实验都验证了有效性。并制定了系统标定方案,将机器人与旋转台两者集成,构成全自动化三维测量系统,实现了单个三维传感器的多视点、全自动三维数据采集和测量。