条纹投影技术因其高精度、非接触、普适性强等优点,在全场光学三维测量领域极具代表性,并在先进制造、文娱影视、生物医学、逆向工程等领域展现其实用价值。本文聚焦于多频条纹投影三维测量技术中的相位提取速度、条纹图像非线性、三维测量精度问题,搭建了基于条纹投影技术的光学实验系统,进行相关研究工作,探索对应的解决方法。首先,根据条纹投影三维测量中的三角测距原理,找到相位对实验求解的重要性,并分析不同相位提取和相位展开方法的优劣性,选取四步相移算法提取相位和多频时间相位展开方法作为本文所有的实验研究的基本。其次,在条纹投影技术中投影仪和相机设备必不可少,但是两者之间的非线性效应给后续的相位求解带来难以忽略的误差影响,是三维测量中十分重要的一个误差源。目前处理非线性相位误差的方法多样,但往往需要借助复杂的模型或额外的计算,才能达到好的效果。本文针对相位误差的周期特性,引入相位偏移算法,设计一种非线性相位误差全场补偿方法,修正相位误差,获取理想相位。通过与其他方法的对比分析实验,验证了方法的有效性和鲁棒性。最后,在条纹投影三维测量速度与精度的研究上,选取相位展开精度高的多频时间相位展开方法。本文通过实验得到不同数量条纹频率展开相位的结果,对比传统时间相位展开方法的解算过程,利用多频时间相位展开的迭代性,优化多频时间相位展开的步骤和计算程序。实验证实了该方法得到的结果比其他原始方法精度更高,并且与实际数据的误差在毫米范围内,保证多频条纹投影三维测量技术精度的同时,兼顾测量效率的提升。