随着工业、科技的发展,三维测量技术在航空、医疗、娱乐等领域中的应用日渐增多并表现出极好的发展前景,且正朝着集成化、自动化等趋势而发展。其中面结构光三维测量技术具有速度快、非接触、适用范围广、测量灵活性高等优点,因此受到研究学者及商业社会等不同领域的极大关注。对于面结构光三维测量技术,标定与重建方法是该项技术中的研究重点。该技术的重要指标是精度与速度,本文将围绕其重点开展面结构光三维测量系统模型构建、基于相位法的测量系统标定、基于De Brujin编码法的测量系统标定以及三维重建方法的研究,以期为面结构光三维测量技术的发展奠定一定的理论及技术基础。本文研究的主要内容及获得的成果如下:1)设计了面结构光三维测量系统的总体方案,介绍了测量系统的组成部分及工作原理;分析了面结构光三维测量系统中摄像机、投影仪的数学成像几何模型,推导了张正友平面标定方法;最后介绍了三维测量系统的器件选型和软件支持。2)研究了基于相位法的测量系统标定。提出了圆心标志点与其三维坐标的自动匹配算法,进而利用张正友平面标定法标定摄像机;采用九步相移相位提取算法和三频外差相位解包裹算法实现了相位解包裹,并使用相位信息标定投影仪,进而完成摄像机和投影仪的联合标定。实验结果表明,提出的方法与传统方法相比,可获得更高的标定精度。3)研究了基于De Brujin编码法的测量系统标定。提出使用圆阵列标定板结合De Brujin序列彩色结构光的标定方法,利用分水岭算法实现正交条纹图像的分割,基于Hilditch算法实现正交条纹中心位置及交点的提取,使用Kmeans聚类算法实现自适应颜色识别,利用窗口唯一性实现摄像机、投影仪平面像素坐标的匹配,完成了测量系统的标定。4)研究了三维重建的方法。分析了基于空间解析几何的三维重建方法中线线相交模型的原理,结合线线相交原理和标定参数,推导了计算三维坐标的算法,实现了物体的三维重建,并对标准球进行了误差分析,测量平均绝对误差与三坐标测量仪相比为0.0543mm,与Flex Scan3D商业化三维测量软件相比为0.0738mm,符合预期指标。