随着电子技术和计算机技术的快速发展,在增材制造、机器视觉和虚拟现实等领域,人们对三维扫描成像技术的需求越来越大。在耳科三维扫描的应用中,耳道模型的提取成为助听器、音乐耳机和各种耳科应用的关键。相位轮廓术作为三维成像中的关键技术之一,被许多学者广泛研究,其主要包括傅里叶变换轮廓术和相移法。前者只需一幅调制光栅图像即可完成相位提取,但其因精度低,受限于小体积、高精度的耳模提取需求。后者的提出则有效解决了上述问题,它通过投射多幅有关联的光栅,运用三角函数诱导公式解决背景光强的影响,提高了对噪声的抗干扰能力和提取相位的精度,但其对投影仪和相机精度要求较高且实现慢,故如何研究精度高、非接触的结构光投影式三维扫描系统来有效提取耳道模型,解决传统耳模人工取模过程中的问题,成为本文的研究重点。本文首先对结构光投影式三维轮廓扫描系统的结构、原理和组成进行总结,并对相位轮廓术的算法进行分析,在基于相移法的基础上,针对耳道模型体积小、表面形貌复杂等特点,设计了一种高精度、速度快的结构光投影三维成像系统。本文的主要工作有以下两点:(1)本文采用标定算法,完成了相机坐标系到世界坐标系的转换以及相机的畸变矫正。针对相交轴成像系统中,相机拍摄到的图像包含局部阴影的情况,其采用路径跟踪法解决了阴影、噪声对相位正确解调的影响,相较于多设备成像规避阴影和调制度测量轮廓术规避阴影有明显的性能提升。(2)针对耳模形面复杂、耳模高精度的形面重构未达标和光线视场变化等缺陷,本文设计了一套新的三维成像系统,其采用DLP4500数字微镜减少投影光栅光强损失,通过相移法减少环境噪声影响,并调用Gdeisat空域解包裹算法合适地提取耳模初始相位。实验结果表明,调用Gdeisat空域解包裹相较于逐行逐列解包裹和枝切法来说,其提取的相位效果最好,使系统重建精度较高。最后,通过实验结果表明,相较于用傅里叶变换轮廓法所做的系统而言,本文设计的系统可以高精度、快速的完成耳道模型的高度重构,这对以后耳模三维形貌重构系统的研究有一些借鉴意义,为将来的生物医疗成像提供一定的思路和方法。