随着时代和信息技术的发展,物体的三维信息在目标检测、数字模型生成、对象复制、逆向工程、快速成型、产品检验、质量控制等许多领域体现了重要的价值。投影栅三维形貌测量技术因为具有能全场测量、耗时少、精度高、结构简单等优点,目前已成为一种非常重要的物体三维形貌测量方法。近几十年,三维形貌测量技术发展非常迅速。国内外学者对此进行了广泛的理论和应用研究。其中如何快速、精确地得到物体的三维形貌信息是目前三维测量研究的关注重点。在投影栅三维形貌测量时,通过各种相位解调方法求得的相位信息被包裹在(-π,π)范围内,因此需要对其进行相位去包裹,才能得到连续相位。尽管目前已有许多相位去包裹方法,但通过分析和比较发现,各种算法大多只针对某些特定情形有效,特别是在处理速度和精度方面存在各种局限性。因此开发设计适应三维形貌测量的快速、可靠的相位去包裹算法仍然是投影栅三维形貌测量研究的重点和难点问题。本课题从提高相位去包裹算法速度和精度两个方面入手,针对三维形貌相位去包裹问题展开研究。主要工作如下:(1)在分析研究Gdeisat空域去包裹算法基础上,针对其算法运算量过大的问题,分别提出了增加包裹相位残差点的空域算法和改进的相位包裹次数减少方法。利用傅里叶变换的频移特性,将Gdeisat算法中的傅里叶正变换、选频、移频和逆变换等繁琐的处理过程,通过简单的空域处理直接实现,提高了相位去包裹的处理速度和精度。(2)针对Servin两步时域相位去包裹方法中G取值范围有限的问题,提出了迭代两步时域去包裹算法,通过增加中间灵敏度投影光栅条纹,不同灵敏度级联,扩大了灵敏度G的取值范围。(3)针对时域相位去包裹算法需要拍摄许多光栅条纹图像,处理时间长的问题,将复合条纹投影方法与迭代两步时域去包裹算法相结合,提出了一种更高效、精度更高的基于复合条纹投影的迭代两步时域去包裹算法。(4)双频时域相位去包裹算法在高低频率比值较大时,容易受噪声影响,对此,Zhang等提出几何约束双频时域去包裹算法,通过提高低频条纹频率,来降低高低频率比值,利用几何约束关系得到低频条纹对应的相位数据,但该方法需要对DFP.系统进行标定,计算复杂。针对Zhang方法存在的复杂标定问题,提出了一种改进的基于几何约束的相位去包裹算法。通过直接采集和处理投射到参考平面的低频条纹图,替换Zhang方法中复杂的标定环节。改进的算法,既简化了实际操作过程,又保留了 Zhang算法的处理精度,因此能很好地兼顾双频时域相位去包裹算法速度和精度。(5)在MATLABR2014a编程环境下,编程实现了以上各种算法,并对其进行了大量的实验验证和分析。实验结果证明了本课题提出的各种相位去包裹算法的有效性和可靠性。