在逆向工程、医疗诊断、刑事侦查、自动化检测、文物保护等领域中,集机、电、光、图像处理、计算机控制技术于一体的光栅投影测量技术,以其非接触测量、精度高、速度快等优点,具有非常广阔的应用前景。然而光栅三维投影测量技术得以实现需要解决两个关键问题:1.测量系统中相位与高度的映射关系;2.经调制的光栅条纹的相位提取。针对以上问题,本文做了如下研究:第一,分析了经典测量模型和改进测量模型的局限性,深入研究了开放式位置结构的光栅测量系统。将传统的利用世界坐标系下坐标点表征对应物点高度的方法改进为用摄像机坐标系表征,建立了相位-高度-像素坐标的映射关系。第二,对投影光栅条纹进行了设计,选择基于时间编码的相移编码方法对光栅进行编码构造;在研究移相和系统随机噪声带来的误差基础上,选择合理的相移步距;通过深入研究单尺度条纹测量存在的缺陷和双尺寸条纹存在的边缘拉线问题,设计构造五组相移起点一致、周期成倍数递减的光栅相移条纹。第三,结合傅里叶变换法和相移公式法的优点,研究了快速包裹相位提取算法。由于利用该方法求出的相位仅为区间(-π,π)的截断值,需要利用相位解包裹算法将其恢复成连续相位场。由于相位展开算法建立在空间相位场连续的基础上,因此不适合表面不连续、存在突变的物体测量。针对此问题,深入研究了逐行逐列空间遍历相位展开算法、基于外差原理的多尺寸相位展开算法,设计了多尺度条纹逐级校正的展开算法,采用先疏后密的方式逐级估算衔接,直接获取高频条纹绝对相位。对各算法进行了大量基于Matlab 2014a平台的仿真和实验,实现了高精度、高分辨率的相位解调效果。第四,利用系统全局隐参数标定方法,对已建立的高度-相位关系中九个参数利用基于L-M算法实现标定。