三维测量技术被广泛应用于考古、无损检测、医学影像及高端设备制造等领域。随着科技的发展,非接触式的结构光三维测量技术以其测量速度快、精度较高且无需与被测物体接触等优点逐渐成为了三维测量技术的主要方法之一。但是结构光测量技术也存在着一些问题,其中最为典型的问题就是测量高动态范围表面物体时,由于被测物体表面的反射率相差过大,会使得相机捕捉到的被测物体的图像过亮或过暗从而导致测量误差。当物体表面反射率过高时,会使得所投影到被测物体上的编码图案被相机捕捉时出现过曝的情况,相机难以捕捉到正确的编码图案,致使后续解码出现误差,造成最后的三维点云缺失。假如物体的反射率较低会使得相机捕捉到的图像较暗,这样的图像信噪比过低,也会造成较大的测量误差,影响三维点云的精度。为了解决上述难以对高动态范围表面物体进行三维测量的问题,本文将通过引入基于偏振系统的相机响应函数技术与快速调整投影图案亮度技术,以此来消除被测物体表面图像过亮或过暗对三维测量带来的影响,得到高动态范围的图像从而提高测量精度。并且所提出的方法均通过定量分析而实现,有效的保证了测量效率。（1）基于偏振消光原理提出了一种基于偏振的相机强度响应函数的三维测量方法。通过探究在偏振系统下相机的成像过程,提出并定义了一个模型:基于偏振的相机强度响应函数。通过拟合出偏振系统作用下相机的强度响应函数,能够得到所需的偏振角。最后,结合图像融合算法得到最佳条纹图像,从而能够最大限度地提取隐藏在饱和区域的信息。与传统的偏振测量方法相比,该方法可以定量计算出所需的偏振角,避免了引入复杂的偏振双向反射分布函数模型,有效的提高了测量精度和效率。并且该方法也解决了传统的使用偏振滤光片消除高光而导致图像过暗的问题。实验结果表明,该方法显著的消除了被测物体表面高光的影响,抑制了黑白条纹之间的模糊过渡区域,正确的恢复了条纹的边缘信息,并且使条纹图像保持了高信噪比与高对比度。（2）基于调整投影图案亮度能够实现高动态范围成像原理,提出了一种快速确定最佳投影图案亮度的测量方法。仅需要投影一张均匀白光到被测物体上并捕捉一张图像,就能快速计算出相机与投影仪之间的响应关系,从而绘制出该响应关系的像素分布曲线。随后再基于所提出的一种简便的最佳投影图案亮度选取策略,在像素分布曲线上快速对相机与投影仪间的响应关系取值再反解出最佳投影图案灰度值。最后结合图像融合算法,可以得到高信噪比高对比度的图像以提高测量精度。与传统的基于改变投影图案亮度的方法相比,本方法的优势是只需要一张图像就能快速得到相机-投影仪的响应关系,避免需要盲目投影多个不同亮度的图案。此外由于该方法提出了一个确定最佳投影图案亮度的策略,并将该策略与图像融合算法相结合,避免了计算单应性矩阵,大大降低了测量的复杂性,有效的提高了测量的效率。（3）为了验证本文所提出方法的有效性,分别为这两种方法搭建了结构光测量系统。实验中通过使用信噪比、图像对比度及频域分析等多个指标对所提出的方法进行了评价,最后对被测物体进行了三维重构。实验结果证明本文所提出方法能够解决被测物体表面图像过亮及过暗的问题,有效的提高对高动态表面物体的三维测量精度。并且以上两个方法都是通过定量计算而得到最佳偏振角度或最佳投影图案亮度,极大的提高了测量效率。