随着现代检测技术的进步,三维测量技术逐步成为人们的研究重点,特别是随着激光技术、计算机技术,以及图像处理技术等高新技术的发展,使得光学式非接触三维测量技术成为可能并得到广泛的应用,其中以结构光投影为代表的三维形貌光学测量技术被认为是最具有发展前途的三维形貌测量方法。本文研究的光学三维测量系统可进一步扩展三维光学测量仪器的测量应用,具有一定的实用意义和明显的学术意义以及社会价值。本论文第二章主要介绍了光栅投影三维形貌测量技术的基本原理,阐述了基于相移的三维形貌测量法的原理和相位解调方法,其中着重分析了相位测量轮廓术(PMP),并介绍了相位展开的基本原理。第三章对三维物体形貌测量的相移法进行了理论分析和模拟实验,并对几种典型相移三维形貌测量方法在计算速度和测量误差等方面进行了分析。第四章主要介绍了基于光栅投影的三维形貌测量系统的硬件设计和软件设计,给出了根据图像进行物体三维形貌恢复的初步结果。第五章介绍了绘制三维图形所需的相关技术,阐述了OpenGL编程技术与环境,并利用VC++语言开发了三维图形绘制软件,实现了三维图形的显示。相应的软件可以实现材质选择、观察角度变化、三维图形的缩放和导出三维形貌高度值等功能。本论文主要有以下创新点:1.对几种典型相移三维形貌测量方法在计算速度和测量误差等方面进行了分析,这种对三维形貌测量方法的有效性、实用性分析对测量技术的仪器化具有重要意义。2.提出了一种三维形貌测量一体化系统,该系统的结构光栅产生与投影控制设计和图像采集与分析由单一的计算机实现,达到了测量系统结构简单、操作简便、小型化且低成本的目的,同时提高了测量系统的可靠性。3.使用Visual C++编制了使用相位轮廓术实现物体三维尺度测量的实用程序,该程序操作简便,达到预期设计目的,为实现实用的测量仪器奠定了基础。4.用OpenGL,即Windows系统提供的开放图形库进行三维测量结构的显示,使三维物体观察更直观。