传统视觉将三维景物映射成二维图像,因损失了深度信息而不能真实地反映出三维客观世界,所以三维视觉的研究与应用备受重视。三维计算机视觉以图像形式获取和处理信息,更接近人类视觉,用于三维测量具有非接触、高分辨率和测量速度快等优点,其开发和商业化取得了巨大进展。格雷码和模拟码组合三维计算机视觉测量就是其中的一种典型方法,该方法原理上具有量程大、分辨力和准确度高的优点,但实际中绝对模拟码往往出现周期跳变误差,导致相当于整数倍条纹周期的测量误差,致使测量准确度急剧下降、甚至测量结果难以使用。本文针对格雷码和模拟码组合三维视觉测量方法进行研究,通过理论分析和测量实验阐述模拟码展开过程中的周期跳变误差现象及其产生机理,以减小模拟码展开误差为目标,提出并实现新的格雷码和模拟码组合三维视觉测量方法。1.提出并实现格雷码和模拟码非等周期组合三维视觉测量方法。该方法采用剩余误差表达方式并在投射图案设计方面采取措施,一是格雷码投射图案中最低位条纹周期与模拟码投射图案中条纹周期两者不相等,二是格雷码投射图案与模拟码投射图案两者的初始相位不相等,采用该投射图案可通过直接运算获得无周期跳变误差的绝对模拟码,再映射出被测景物表面的三维形状。2.提出并实现格雷码和双频模拟码等周期组合三维视觉测量方法。该方法附加投射一组低频模拟码条纹图案,再针对模拟码展开算法采取措施,由绝对模拟码根据低频模拟码条纹图案参数求解出低频绝对模拟码,则根据高频模拟码条纹图案参数又求解出消除了周期跳变误差的绝对模拟码,进而获得景物表面三维形状。3.提出并实现格雷码和双频模拟码非等周期组合三维视觉测量方法。该方法分别投射一组高频和一组低频的格雷码和模拟码非等周期组合图案,同时采取非等周期组合投射图案和双频模拟码展开运算两方面措施,利用非等周期组合方法分别得到高频和低频两个绝对模拟码,根据两者之差对高频绝对模拟码进行校正,由校正后的高频绝对模拟码获得的景物表面三维形状中不存在周期跳变误差。4.针对所提方法进行理论分析,建立其测量模型以及适用条件,设计仿真系统和实验装置,完成测量实验并进行定性和定量评价。理论分析和测量实验结果表明,所提方法在其适用条件下能消除周期跳变误差、其测量误差中仅含有剩余模拟码误差,能以较高测量准确度实现较复杂景物表面的三维视觉测量,具有量程大、采样密度高、分辨力高的优点。