三维形貌测量技术旨在获取物体的三维信息,该技术现已广泛应用于各个领域,如何进行快速高精度的测量一直是三维测量方面的研究重点。基于光学的三维测量技术是目前最有发展前景的方向之一,一般来说可以分为被动式和主动式测量两方面。被动式测量法其优点在于测量设备简单,一般只需两个相机即可,但是测量精度不高而且易受环境光照的影响。主动结构光测量法具有测量精度高,理论上不受环境光干扰等优点,但是需要用到投影设备投射额外编码图像,一般情况下都需要投射较多结构光图案,考虑投影仪的标定和相位的展开过程。因此,要避免上述方法各自的不足,很自然的想法就是将二者进行结合。本文提出一种新的结合被动立体匹配和主动结构光技术的快速双目立体三维测量算法。首先利用被动立体算法得到初步视差图,然后采用主动结构光相位信息进行视差精细化,最后得到亚像素级精确匹配结果。本论文的主要研究内容及成果如下:(1)分别对被动立体视觉以及主动结构光测量技术进行研究,被动立体视觉方面通过研究对比几种快速匹配方法,采用ELAS算法来得到初步视差图;主动结构光测量方面为了达到快速测量的目的采用傅里叶变换方法获取相位信息。(2)提出将上述被动与主动方法进行结合的三维测量方法。首先,提出一种局部相位匹配算法,将得到的初步视差图采用局部相位匹配算法进行相位匹配;然后通过研究相位特点,对匹配结果采用线性比例方法得到亚像素级的致密匹配效果;最后为了增强算法鲁棒性,提出了一种基于窗口的均值匹配算法。(3)本文提出的算法其优势在于,算法方面不需要任何空间或时间的相位展开过程,可以得到亚像素级精度的匹配结果,同时算法具有较强的鲁棒性。算法实现上,测量过程只需投射一幅结构光图,相机共拍摄两幅图即可,实现了快速测量。此外,测量过程中不需要复杂的投影仪标定,不需要高质量的相位图,可以应用于连续或不连续的物体。