基于机器视觉的三维目标检测技术近年来得到了快速发展，其中结构光技术因其实现三维重建具有非接触性、高精度、易于实现等优点，因而具有广泛的应用前景。结构光技术用光照投射器代替了双目立体视觉中的一台摄像机，投射器将模式图案投射到场景中，然后用另一台摄像机抓拍图像，根据目标表面投射模式畸变量的大小，通过三角法计算目标深度，重建目标三维曲面。编码与结构光相结合的编码结构光方法，不仅具有结构光的优点，同时还解决了立体视觉中的像素匹配的难题，因此具有非常重要的理论及实际意义。目前，它已经逐渐应用于机器人导航、逆向工程、目标识别、工业自动化、物体运动跟踪等领域。 在编码结构光中，编码模式及解码方法决定了结构光系统的检测性能。其中，面结构光编码模式仅在一次投射与拍摄中即可得到场景的三维信息，因此适用于运动物体的三维检测。课题组提出了以符号作为M阵列元素，以符号M阵列作为结构光编码模式，根据M阵列中所有窗口全局唯一性的特点，实现投射侧和接收侧阵列元素的相互匹配，进而完成场景的三维重建。 但常规M阵列结构光模式在投射到目标表面时，由于目标表面的梯度变化和投影仪投射角等因素的影响，使得梯度较大的目标表面上结构光模式畸变严重，造成接收侧对结构光图像解码的困难甚至导致识别失败。 对此，本文提出了分片M阵列的结构光编码模式，并在以下几个方面开展了研究： (1)分片M阵列的研究。针对在梯度较大的目标表面上结构光模式畸变严重，导致识别失败的情况，本文首次提出了非规整M阵列和分片M阵列的概念，讨论了非规整M阵列中窗口的模糊性，并提出了适用于规则物体表面的分片M阵列的生成方法。 (2)符号元素的改进研究。对课题组原有M阵列元素中个别符号误识别率高的情况，进行了符号元素的改进研究。通过对符号关键点、关键点密集度、谱密度、无测量面积等特征的分析研究和综合判选，改进了元素符号和投射模式。新的元素符号具有更高的可识别性和区分度，新的投射模式具有更多的检测点和更强的窗口连接性。 (3)接收一投射动态分片M阵列模式生成方法的研究。以接收侧结构光图像中的符号尺寸为目标，通过对针孔模型和系统光路模型，研究并建立了接收侧与投射侧符号的转换关系，提出了以接收侧符号尺寸为目标的分片M阵列投射模式的动态生成方法，.使检测系统能自适应不同目标表面梯度，以保证接收侧图像质量。 (4)系统光路方程标定方法的研究。分析了快速二步标定法中的误差敏感因素，讨论了系统平台的设计方法和光路误差修正方法，以提高系统光路标定的准确性。