随着科学技术的快速发展和工业化进程的快速深入,工业上对高反光的镜面及类镜面的产品制造和使用也越来越多,也更具多样化。同时在工业生产中对镜面类镜面产品的制造测量精度提出了严格的要求。现有的基于二维图像处理的光学测量方法中使用工业相机采集待测产品影像,通过计算机图像处理的方式只能得到二维像素信息,局限在于物体的深度信息和三维空间信息比较难以获取。因此越来越多的研究者们为了满足镜面物体测量应用需求开始研究高效精确的三维表面测量技术,产生了很多研究成果。应用广泛的双目立体视觉方法具有硬件结构简单、算法成熟和计算速度快等优点,但在测量类镜面物体时存在特征点较少导致匹配困难的缺点;为了解决镜面反光物体的测量中所遇到的困难,相位偏折法应运而生。相位偏折法的原理是利用相位和梯度的关系采集待测物体表面的三维信息,此法经常用于镜面高反光物体的表面测量,但存在高度多义性问题。两种方法各有优缺点,本文结合两类方法的优点,研究一种基于双目视觉的相位偏折法测量系统用于测量镜面物体的表面,以期获得物体表面三维模型,本文主要研究内容包括以下几个方面:首先本文介绍了双目立体视觉的技术原理,其次介绍了相位偏折法的技术原理。之后对两者进行结合,介绍了基于双目视觉的相位偏折法测量原理,分析了此测量系统中的关键技术。其次详细地介绍了系统标定技术,包括双目视觉标定和显示屏标定技术的实现原理,介绍了相机标定技术中的几种坐标系,选择经典的张正友标定方法进行相机标定。利用反射镜将显示屏标定板镜像投射到相机视野中,这一方法可以解决同侧相机无法直接采集显示屏标定板的问题,从而确定显示屏标定坐标系与相机坐标系之间位置姿态关系。之后介绍了条纹相位提取以及相位展开技术,接着介绍了利用多步相移法提取形变光栅条纹相位的实现原理。然后介绍并分析了各类相位展开技术,选择三频外差相位展开法作为实验算法,此算法能有效去除相位误差的影响,跟其他相位展开算法相比计算较为简单,效率较高,时间复杂度较低。之后利用双目视觉技术确定物体表面法向量,接着推导出梯度数据。介绍了各种梯度积分算法。综合分析各类算法的优缺点,选择Southwell积分重建算法对推导出来的梯度数据进行处理。最后搭建了基于双目视觉的相位偏折法测量系统。本文将智能手机作为测量对象,对其正面屏幕进行了表面测量并进行表面三维重建,验证了算法可行性。