获取物体的三维信息对分析和了解事物非常重要,随着计算机技术和科技的发展,人们可以通过机器视觉系统和相关算法实现对物体三维信息的获取,光学三维测量技术是人们获取三维信息的一个具体实现。其高精度、非接触的无损测量三维信息的方法,在生物医疗、文物保护、逆向工程、航空航天等领域被广泛应用。相位解包裹算法作为获取高精度物体三维信息的重要环节,没有一种相位解包裹算法适用任何情况下物体三维形貌的恢复,且相位解包裹算法的鲁棒性以及获取高精度物体三维信息仍有很大提升空间,因此相位解包裹算法仍然作为众多学者的研究方向得到深度探究。为了获取高精度的物体三维信息和鲁棒性高的相位解包裹算法,本文主要是围绕相位误差补偿和相位解包裹算法展开研究。本文的工作内容和创新性说明如下:（1）简要分析了结构光3D重建的原理,对3D重建中的关键技术相位解包裹算法分析研究。经过对比各种算法的优缺点,针对稳定性强和效率较高的三频外差相位展开原理深入研究。由于双频外差法中相位主值的限制条件使其无法用高频光栅进行高精度测量,而三频外差法可以采用高频光栅,但三频外差法进行两次外差的时候会将主值函数误差放大,相位展开时会产生跳跃性误差;针对多频外差原理相位展开时出现跳跃性误差问题,本文提出了对多频外差改进的新方法,通过求解不同频率主值函数的均方根误差,将此误差与相邻相位间的关系纳入约束相位展开的条件,对跳跃点相位±2π进行补偿。为保证相位展开准确度,将每次相位展开后存在“跳跃点”的函数与主值函数绝对相位曲线建立最小二乘法阈值判断模型,最终初始不同频率的主值函数相位连续展开。采用四步相移法进行相位补偿仿真分析,得出在设定环境下外差的主值函数的误差减少了36%;通过测量平板平整度3D重建实验验证表明,相位补偿后比补偿前3D重建误差减小了41%。验证了本文相位误差补偿方法的精度与可行性。（2）为了克服噪声导致的相位展开不连续现象,采用Canny边缘检测算法获取重建模型的真实边缘,结合二阶差分函数计算边缘可靠性,并根据可靠性的大小逐区域展开相位,以达到稳定展开模型全局相位的目的。提取传统算法和本文算法相位展开后任意行（或列）的数据点,得到两种算法相对原始数据点的标准差分别为0.0562和0.0121。同时,本文通过对耳蜗模型这种复杂模型来验证所提算法的鲁棒性,并将3D重建效果和其他传统算法仿真效果对比,本文算法可以解决枝切法中因噪声传播导致的相位展开稳定性低以及最小二乘法在重建模型中断层的问题,能很好的克服噪声并进行3D重建。（3）为了分析上述理论的有效性,本文搭建了三维扫描系统并编写了相关上位机软件。用Lab VIEW作为软件界面,相位解包裹算法用C++编写完成并封装成动态链接库提供给Lab VIEW调用,其中还涉及Matlab对数据的处理以及阈值分割。通过上述简单装置完成了课题理论研究与实践证明。