随着《中国制造2025》全面推进,三维立体视觉技术作为计算机视觉中最核心技术之一,在智能制造应用中扮演者重要的角色。例如利用三维立体成像技术实现快速、高精度和数字化在线测量,引导机器人实现智能抓取和操作。结构光投影轮廓测量技术是三维立体成像技术的重要研究方向之一。在工业生产过程中,三维重建技术会把物体的表面每一点三维坐标数字化、点云化,就能够在三维立体空间中引导机器人抓取、测量等。本文从环境中噪声入手,提出了中值滤波算法,针对1-99%的椒盐噪声进行研究,同时对光栅图像进行滤波,为三维重建做下铺垫;接着探讨了高斯滤波对光栅图像预处理的影响,并且得出高斯滤波窗口越大,图像细节越模糊,对光栅图像产生不好影响的结论。然后推导了包裹相位的获取方法以及多步相位移的计算方法,并且提出了一种改进的最小二乘包裹相位,通过设置阈值,使得单个噪声识别率达百分之96,可以识别高密度噪声区域,迭代次数越少,运行时间更少,模拟投影光栅小球也能够准确找到噪声点,模拟3倍峰值函数也能找到噪声点,并且能够很好得恢复3倍峰值函数,精度比传统的精度优越。接着推导多频外差的计算公式,光栅条纹数满足特定的方程,并且详细分析解相误差,解出得相位单调递增或者递减即可满足要求。紧接着介绍了三维测量系统的理论计算模型,建立起相位到高度的映射函数,从相机畸变、主流双目结构光等一系列模型入手,对比了主流的四种投影光栅的计算模型,分析其优劣,进而证明了优化参数的数学解法。针对视觉范围、盲区问题,然后给出了双目或者多目拼接的数学原理和详细的理论推导、编程步骤。最后搭建实验平台、进行测量,从系统的触发时间、精度进行分析,从而选取一种速度快、计算精度高的三维测量理论模型进行工业应用,形成一套系统技术解决方案。