目前，基于相移的结构光三维测量在逆向工程、生物医学工程、工业生产及航空航天等诸多领域得到了广泛的研究和应用。相位求解的准确性和稳定性直接决定了三维测量结果。本文主要从相位展开的速度、精度、稳定性，包裹相位误差的消除，相位的绝对编码和求解等方面进行了深入研究，主要研究内容和成果包括：（1）研究了现有路径相关二维相位展开算法，提出了基于质量线导向的相位展开新方法，解决了相位展开路径选择不唯一的问题，获得了稳定的、综合的相位展开结果；（2）研究了相位误差减小和补偿的相关算法，建立了基于伽马非线性的完整的误差补偿模型，解决了伽马值和相位误差随条纹宽度变化的问题，补偿结果使相位误差减小到原来的1/6；（3）实现了格雷码和多频外差两种绝对相位的编码求解，解决了解码时格雷码图像条纹边界和相位周期边界不相同的问题，提出了利用多频外差法中多个频率相位间的比例关系校正相位的方法，获得了很好的效果；（4）设计并实现了最大相移误差为2100的物理光栅投影装置，获得了很好的投影效果。（5）分别利用DLP数字投影仪和物理光栅投影仪与CCD相机搭建了结构光三维测量系统，验证了相关算法。