光学三维面形测量方法,以其非接触、测量速度快、精度高、易于在计算机控制下进行自动化测量等优势而得到深入研究和广泛应用。在众多的主动三维传感技术中,傅立叶变换轮廓术(Fourier Transform Profilometry,简称FTP)使得物体动态过程的测量变得可能,因为它只需要一帧参考条纹图和一帧变形条纹图就能将物体的三维形貌恢复出来。它的基本思想是利用信号的频谱特性来恢复被测物体的面形。本论文主要研究成果和结论包括以下几个方面:1.分析了三维数字成像过程中的各种相位解调方法,通过理论分析和公式推导,将投影光场的高次谐波误差和探测器的非线性响应误差统一合并为高次谐波误差。通过高次谐波对标准N帧相移算法位相计算影响的数值模拟证明了5帧以上相移算法对3次谐波以下误差具有极好的抑制能力。2.从相位展开过程入手,对线性序列、正指数序列、负指数序列和广义序列四种时间相位展开算法进行了误差分析。3.设计了一种新的三维数字成像系统标定装置,利用基于相移条纹投影轮廓术的标定方法对系统做了标定。标定结果表明,经过标定的三维数字成像系统,对于200×150×70mm~3的标定空间,可以获得Z方向的标准差为0.0255mm的测量精度。并实物验证。4.对标定后的系统误差作了分析,得出标定装置的系统误差是该标定方法的主要误差源,通过三坐标测量机等精密测量工具对标定装置进行矫正,可以进一步提高三维成像系统的标定精度。