构造物理模拟实验是研究地质构造的一种有效方法,是帮助地质学家研究构造变形过程和形成机制的重要方法。构造物理模拟的实质是利用相似性原理,根据运动、几何等相似理论,研究地质构造的成因和演化过程,对构造的结构进行定性和定量分析。本文在大量查阅国内外相关文献的基础上,进行了基于光栅投影的复杂物体三维面形测量方法的研究与改进,建立了一套基于交叉光轴结构的物体表面三维面形测量系统。经实验表明,该系统能够较为快速、准确地测量出被测复杂物体表面的三维面形信息。本文的主要贡献如下:1.设计了由投影仪、CCD摄像机、图像采集卡和计算机等组成的三维面形测量的硬件系统,利用MATLAB 7.0开发了三维测量的软件系统,并对该系统作了标定。2.研究了光栅投影相位法的原理,能够准确的求出光条纹的相位主值信息,从而得到物体表面的相位主值。借鉴传统质量图,提出了一种新的质量图——结合边缘检测的导数偏差相关质量图,并对模拟物体和实际复杂物体的传统质量图和改进质量图进行了比较,实验结果表明该质量图能更好地反映数据质量。3.研究了相位展开算法的原理,并针对相位展开过程中由边缘陡侧、孔洞等引起的相位不连续问题,在研究传统相位展开算法的基础上,提出了一种新型的相位展开算法——基于边缘检测的导数偏差相关质量图的质量导引相位展开算法,并结合基于可靠性排序的相位展开算法对模拟物体和实际复杂物体进行了相位展开,实验结果表明本文采用的基于光栅投影的复杂物体三维面形测量方法能够获得比较满意的结果,证实了算法的可行性和有效性。