基于结构光投影的三维形貌测量技术具有测量范围广、非接触、速度快等优点,在制造业、医学、航天航空等领域具有广阔的应用前景。随着该技术的不断发展,在工业应用中对测量精度、速度和待测物体积等方面提出了更高的要求,因此,本文在小尺寸物体三维形貌测量的应用背景下,开发出了一套基于希尔伯特变换的光纤干涉条纹投影三维形貌测量系统。本测量系统分为硬件系统和软件系统两部分。硬件系统包括条纹投影模块、图像采集模块和相位-高度参数标定模块;软件系统包括图像预处理模块、Hilbert变换相位信息提取模块和三维形貌测量显示模块。由于采用数字投影仪(Digital Light Procession,DLP)方式在极小范围内投影条纹密度不高,在对小尺寸物体进行三维形貌测量时存在一定局限,因此本文搭建了基于马赫泽德(Mach-Zehnder,M-Z)干涉仪结构和杨氏双缝干涉原理的条纹投影系统,在视场范围50mm内实现了余弦性较好的高密度干涉条纹投影。然后利用CMOS相机采集条纹图像输入至软件系统中进行高斯增强和旋滤波处理。随后通过两次Hilbert变换滤除低零频分量,并构造解析信号求得条纹相位信息,避免了因采用FTP方法产生的频谱混叠现象。然后结合相位-高度标定参数实现对待测物三维形貌的测量。利用本测量系统对小尺寸物体进行测量,分别从测量时间和误差两方面与利用FTP方法测量结果进行对比。实验结果表明,本文所设计的测量系统在速度和精度上均有较大提升。此外,通过编写系统上位机软件实现了对小尺寸零件的三维形貌测量,进一步验证了本测量系统应用的可行性。