随着现代生产制造的快速发展和需求的不断提高,制造业逐渐往高效化、智能化转变,迫切需要更精确、更高效的三维测量技术。光学三维测量技术作为非接触三维测量领域的重要分支,广泛应用于工业测量领域。彩色结构光编码方法携带的信息量大,只需少量图像就能获取三维形貌信息。由于其具有高分辨率、高测量速度等优点而成为结构光三维测量的研究热点。本文基于彩色相位编码结构光,结合传统相移法和多频外差法进行三维测量,并针对彩色结构光三维测量误差进行理论分析和补偿算法研究。本文首先在彩色相位编码结构光基础上,详细梳理了相移原理、相位展开算法和深度计算方法。其中,相位展开中利用多频外差原理选择了合理的条纹编码频率,并引出本文采用的改进型相位展开算法。接着,论述了从二维彩色图像到三维空间中一点的重构过程,具体分析坐标转换原理以及绝对相位到三维坐标之间的映射关系。着重研究了彩色相位编码结构光中颜色串扰问题和Gamma畸变问题。通过实际测量过程中的推导分析,展开颜色串扰问题和Gamma畸变问题的具体表现。总结了各通道之间串扰程度以及Gamma畸变周期性误差的特点,表明其对相位误差和三维重建表面精度的影响。本文针对Gamma畸变问题提出基于彩色相位编码结构光的反向误差补偿算法,利用Gamma畸变模型分析出其相位误差呈现周期性波动。根据反向误差补偿原理,利用附加投影一张彩色条纹图案来抵消Gamma误差。通过仿真分析和实验验证误差补偿算法的效果。针对颜色串扰问题提出基于点对点全视场的颜色串扰补偿算法,利用相机像素坐标和投影仪像素坐标之间的转换关系,在投影平面上构建误差补偿矩阵,逐点补偿颜色串扰导致的误差。最后,本文在理论分析的基础上,搭建了彩色结构光实验系统。对比分析了颜色串扰补偿前和补偿后的彩色结构光三维重建精度,证明了本文方法对提高重建精度的有效性。