光栅投影三维测量技术因其原理清晰、设备简单、适应性强与精确度高等特点,在光学测量研究领域受到了广泛关注。该方法先向研究对象表面投射光栅条纹,得到受物体外部形状调制的变形条纹图案,通过图像处理技术对形状调制条纹进行解调,从而获得研究对象的三维信息。本文将形状调制条纹携带的研究对象表面的相位信息作为三维测量的特征量,通过提取相位主值与包裹相位展开获得连续的绝对相位分布,实现调制条纹解调,最后基于系统标定参数得到绝对相位与物体表面三维坐标之间的映射关系,解得物体表面特征点的三维坐标,实现三维重建。具体研究内容如下:（1）探究光栅投影三维测量系统的新型光学结构、数学模型与基本原理,搭建硬件设备进行标定实验。对系统新型结构的数学模型进行分析,求解物体表面特征点的图像坐标、摄像机坐标与绝对相位之间的转换关系;基于数学理论推导阐明相位轮廓术三维测量的工作原理,进一步推导出绝对相位与三维坐标相互转换所需的系统内外参数;采用张正友棋盘格标定法对系统硬件设备进行标定实验。（2）针对单步相移提取包裹相位存在的非正弦化误差进行补偿。对单步相移提取包裹相位算法存在的非线性误差提出改进算法,即采用双步相移算法对包裹相位进行融合,并针对物体表面凹凸变化情况的不同,分类讨论,多步优化后最终获得组合包裹相位;通过仿真实验对双步相移优化理论进行检验,结果证明了改进算法的准确性更高,其包裹相位的误差均值减小了84.1%。（3）针对多频外差法解相后绝对相位存在的跳跃性误差,提出相应改进算法。对双频、三频外差算法进行推导与改进,并提出全频解相算法,利用改进后的三频外差法对部分条纹解包裹获得二级条纹级数,再基于新提出的全频解相算法中条纹级数与相位的关系,获得一级条纹的绝对相位。实验结果表明:所提方法易于实现,获得的绝对相位平滑无跳跃性误差,相比之前方法解相效果更好。（4）搭建实验平台进行实例测量。首先基于改进的全频解相算法对参考平面进行解相,其绝对相位展开图平稳光滑;再采用本文改进后的双步相移全频解相算法与两种传统方法对不同深度的平面进行对比测量、实验结果表明本文方法测量精度提高了60%;最后对鼠标与石膏头像进行三维重建,与传统方法对比本文的重建结果能够更好的反映物体表面细节特征形,证明了本文改进的测量方法的实用性。