近些年来,随着科学技术的不断进步,光学面形测量技术取得了长足的发展。光学面形测量技术具有高精度、非接触、结构简单、易操作、测量速度快等优点,并且其具有较低的成本,从而光学面形测量技术被广泛地应用于文物保护、计算机视觉、三维测量、表面检测、医疗诊断等诸多领域。结合光流的高精度、计算速度较快等优点,本文首先提出了一种基于Brox光流估计的面形测量方法。该测量方法的测量系统由投影仪、CCD摄像机以及放置在参考面上的被测物体组成。测量方法十分简单,首先用投影仪将光栅条纹图案以一个较小的角度投影在参考面上,用CCD摄像机采集第一幅图案,再将被测物体放置在参考面上,采集第二幅图案,然后利用Brox光流估计算法即可计算出两幅图像之间的光流场。建立了光流场与被测物体面形高度的理论关系,根据这种关系,无需进行相位-高度变换,即可快速计算被测物体的高度分布。但计算出的高度分布与实际值有偏差,为了解决这一问题,本文又提出了补偿这一偏差的校正方案。采用该修正方案,可以显著提高计算结果的精度。模拟仿真和实验验证了该方法的可行性和修正方法的准确性,结果表明,该方法比傅里叶变换方法具有更高的精度。与传统的面形测量方法相比,光流法具有明显的优点:（1）只需两帧图像即可恢复高度分布;（2）测量过程和计算相对简单,节省时间;（3）由于光流法本身包含时间因素,更适合动态测量;（4）投影图案不受限制。由于对结构光三维测量系统标定的精确度会直接影响到三维测量结果的准确性,在本工作中,我们还提出一种用于定位结构光测量系统中的投影仪的快速定标技术,该技术采用Brox光流估计技术,只需在标定板运动前后采集两幅图像,即可对投影仪的三维坐标进行标定。几何标定原理描述了投影仪和摄像机的位置与标定板运动引起的光流之间的关系,通过数值仿真验证了该方法的准确性,并讨论了环境噪声、摄像机标定误差、动平台机械传动引起的标定板定位误差等因素对标定精度的影响。结果表明,在无噪声条件下,投影仪标定结果的相对误差小于0.5%,在信噪比为40d B和20d B的高斯噪声条件下,标定图像的相对误差分别小于0.8%和1%。通过对一块高度为5.00mm的量块进行实测,计算了其测量误差,从而验证了该方法的实用性和精确性。采用所提出的标定方法对测量系统进行标定后,再用具有较高精度的相移技术对量块进行测量,测量结果表明,试件高度分布与真实值吻合较好,最大绝对误差为0.1mm。与现有的标定方法相比,该方法具有以下优点:（1）需要记录两幅图像,标定速度快;（2）利用图像中的每个像素点作为信息点,具有较高的标定精度;（3）由于Brox算法本身的固有特性,对噪声具有鲁棒性。因此,适合于实际应用。