物体表面的三维传感是三维数字成像及造型的核心之一,本论文研究课题是国家自然科学基金项目:“多分辨率动态三维数字成像及造型”(项目号:60275012)的重要研究内容之一,论文的核心内容是围绕获取高质量的三维传感数据所存在的关键问题开展较为系统的研究。全文工作如下:讨论了Huntley和Saldner时间相位展开算法。在此基础上,提出了利用折叠位相图进行时间相位展开的改进算法以提高算法效率,从理论上详细地分析了改进算法的几何及物理意义。比较了Huntley和Saldner算法与改进算法的时间复杂度。首次推导出了合理的基于时间相位展开算法初始条件,从而减少了实际算法实现所需的二维编码条纹图,增加了算法的实时性。发展了具有多重分辨(灵敏度可变)能力的编码照明理论及相应的位相处理技术。使得时间相位重建算法可以应用于三维数字像的多分辨率表达。建立了基于时间相位展开改进算法的三维数字成像实验系统,并在此基础上分别对自由曲面及台阶状物体进行了三维数字成像实验。研究了基于空间二元编码的三维成像测量理论,主要包括:空间二元编码三维成像测量的原理、二元编码图案的特点、空间二元编码测量的精确度分析等,并在此基础上建立了基于空间二元编码理论的实验系统。同时,通过此系统对台阶状物体进行了三维成像测量实验。从理论上分析并解决了双目系统中傅立叶变换相位提取技术所存在的反相问题。基于相位映射原理建立了双目数字莫尔三维成像实验系统,包括:双目数字莫尔三维成像系统的硬件及软件组成、双目采集模块等。在此基础上对自由曲面的物体进行了双目三维成像实验。研究了摄像机标定理论,主要包括:摄像机模型、摄像机标定方法。从理论上详细分析了平面标定法的各个步骤。并对双目三维成像实验系统进行了标定实验。