本文详细研究和探讨了基于结构光技术的复杂物体轮廓的三维测量技术,其系统主要由数字投影仪和数字摄像机所组成。结构光测量系统类似于多摄像机立体系统,不同的是其中一个数字摄像机由数字投影仪所取代。这项技术极大地简化了三维视觉测量的对应关系的问题,即同一个点在不同图像中的对应关系。现今结构光技术已成为三维视觉测量领域的研究热点,已有许多国内外学者提出了不同的基于结构光的测量方法技术,成为了一种可靠和稳定的三维测量系统。根据编码策略的不同,结构光技术可以分为三大类:时间编码、空间编码和直接编码。本文所研究的是时间编码中的基于正弦条纹光栅编码方法的高精度结构光三维视觉测量技术。由于实际测量过程中,投影正弦光栅和捕获到调制图像由于各种原因受到了失真或干扰,致使捕获到的受物体调制的正弦光栅图像包含了除包含了物体的轮廓信息之外的噪声和干扰,降低了系统的测量精度。因此本文着重地研究了基于结构光的三维视觉测量系统的正弦光栅gamma失真校正算法,以及抑制捕获图像噪声干扰,来实现高精度物体轮廓测量。本文的主要研究内容如下:首先,分析条纹投影轮廓术的组成部分和主要原理,然后建立相位-深度的数学模型以及包裹相位提取的数学模型,再根据已建立的数学模型分析条纹投影测量系统在测量时可能受到的干扰源并对其进行分析,找出降低条纹投影测量系统精度的主要原因。然后,通过理论分析发现,影响条纹投影测量系统精度的主要干扰为系统的高频噪声和非线性gamma失真导致的投影正弦光栅发生非线性畸变,以致获取的包裹相位发生偏差。本文,通过旋滤波器代替传统的低通滤波器来对摄像机采集来的条纹图像进行滤波处理,该滤波算法能够干净地滤除高频噪声的同时不会损坏图像中有用的条纹特征。第三,建立系统中非线性gamma误差的数学模型,分析非线性gamma失真对条纹投影测量系统的具体影响。针对非线性gamma失真的特点,本文分别研究两种补偿校正的算法,以便提高系统的测量精度,实现高精度的条纹投影测量系统。第一种是基于迭代的相位补偿校正算法,来消除系统非线性gamma失真所造成的影响,其具有校正算法简答、快速等特点,而另一种基于均匀条纹图案的补偿校正算法需要投影大量均匀条纹图案,因此校正过程相对复杂。最后,我们通过实验来验证本文所提的算法在精度上的提高。本文所示用的是四步投影相移法,投影的正弦光栅条纹的相移值分别为00,900、1800和2700的条纹图案,分别对平板和雕塑头像进行测量实验。然后根据本文所研究的两种相位误差补偿校正算法进行补偿校正,得到三维测量结果。最后,根据三维重构结果得到进行对比分析得出结论。