本文全面分析了当前光学三维测量领域的发展方向及研究热点,系统地阐述了光学三维测量技术的理论体系,深入研究了基于投影光栅相移法的全方位三维测量与立体模型开发的相关技术。比较分析了基于投影光栅法的频域及空域中两种较为流行的FTP和PSP解调方法的优缺点,采用了解调中抗噪性能好的相移法作为测量手段,研究了适合物理实现的相移步数。全面分析了相移器及图像采集装置的非线性带来的误差,提出了减小误差的方法。为解决光路限制造成的光栅条纹频率变形带来的解调误差,提出了一种自动生成参考栅的方法,并验证了其有效性。探讨了透视成像对三维测量精度的影响,通过理论分析和实验提出了一种有效的补偿方法。针对测量时易形成的盲区情况给出了处理建议,确定了基于多视标志点的全方位三维信息采集策略,引入旋动理论,实现了基于标志点约束的点云拼接算法,提出了一种基于最小二乘法和奇异值矩阵求解相结合的精拼接算法。通过对规则圆柱形物体的精度分析验证了该方法的可行性,继而应用该方法对复杂物体进行了拼接实验,效果良好。采用空间三角剖分曲面重建法,开发了立体模型三维可视化程序,采用IGES数据接口技术,实现了测量数据与CAD软件间的数据交换,从而可方便地进行二次开发和设计等应用。本文的研究工作与成果进一步丰富和发展了三维测量技术,同时对推动该技术的应用具有积极的作用。