光学三维测量广泛应用于生产生活,而相位展开是相移结构光三维测量中的关键技术。本文在学习了光学三维测量相关理论及关键技术的基础上,深入研究了相位展开的各种方法,比较并实现了部分经典算法,并提出了一种新质量图用于指导相位展开,完成了相移结构光三维测量系统中的相位展开模块。主要研究内容和成果如下:(1)研究分析了路径相关的枝切法,并在实际使用时增添了手动加入枝切线方法,提高了操作地灵活性。(2)提出了一种新质量图算法,并将其用于质量图引导相位展开算法。首先分析了传统质量图的缺陷;然后基于各向同性的梯度幅值,融合图像锐化方法和调制度信息,构造出一种新型的“调制度-罗伯特梯度幅值方差”质量图;最后通过对模拟图和实例图的相位展开,将新提出的质量图与传统质量图进行了对比。实验结果表明,新的质量图更加可靠,有效的弥补了传统质量图的部分缺陷。(3)综合比较了空间维相位展开方法中的路径相关和路径无关算法。实现了非权重的快速傅立叶变换法(FFT)和加权重的预条件共轭梯度法(PCG),并利用二值化的MRGAV新质量图作为PCG法中的权因子,通过模拟和实例评估了各算法的性能优劣。(4)在研究比较了空间维和时间维相位展开方法的基础上,实现了线性、指数、逆指数三种经典的时间维相位展开方法。(5)归纳了相位展开的评估方法;探讨了影响相机标定的因素;在研究的基础上实现了三维测量系统的相位展开模块。