由于高分辨率、非接触、计算速度快等优点,基于结构光投影的光学主动三维测量技术广泛应用于逆向工程、快速原型制造、三维检测等领域。随着技术的发展,对光学三维测量技术的精度也提出了更高的要求。远心镜头由于具有大景深、低畸变等显著优点,并且在一定的物距范围上物像倍率恒定,消除了普通镜头的视差问题,但是其视场和景深受限。光学主动三维测量技术中,S变换结合了短时傅里叶和小波变换的特点,只需单幅图像既可以得到二维的时频谱,具有类似小波变换的多分辨率特性,又与傅里叶保持直接的联系。近年来,S变换开始应用于基于条纹投影的三维测量领域。本文对远心移轴光栅投影三维测量系统和S变换解相技术进行了深入研究,主要研究内容和取得的研究成果包括以下几个方面:1、研究了Scheimpflug条件下远心镜头成像原理和远心移轴相机的标定模型,在此基础上提出了基于非线性优化、基于径向一致约束以及基于射影变换矩阵约束等三种标定的方法。通过实验证明了标定方法的正确性,并对比分析了各方法的优缺点和应用场景。2、对S变换轮廓术开展了研究,实现了S变换滤波解相方法和S变换脊解相方法,并且对比两种方法的优缺点。对比S变换轮廓术和其他轮廓术的区别,证明了S变换轮廓术的优势。在此基础上,针对S变换轮廓术中相位展开存在的问题,提出了基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开方法。实验证明该方法可以抑制噪声和阴影的干扰,提高了S变换相位展开的速度和精度。3、搭建了远心移轴光栅投影三维测量系统,利用本文所提出的远心移轴相机标定方法和S变换相位求解及相位展开技术,实现了基于单幅条纹图案的三维重建,并对一元硬币进行测量。实验结果表明本远心移轴光栅投影系统可实现被测物体的三维精密成像,证明了本文所提出的移轴远心镜头标定方法和基于S变换脊值的相位展开方法的正确性。