结构光视觉测量系统采用一个投影仪代替双目视觉系统中的一台摄像机,主动投射光模式,光模式经过场景调制后,由摄像机捕获场景调制图,对捕获的模式图像进行解码,与投射模式特征量匹配,找出各个对应点,利用三角原理,完成三维重构。结构光视觉测量系统能有效解决双目立体视觉测量匹配难的问题。采用的是主动投射的方式,投影仪投射模式特征已知,只要对捕获图像进行解码即可得到两幅具有对应关系的模式图像,利用编码的特征量可准确找出对应匹配点。结构光视觉测量被认为是最可靠的三维测量技术之一,本文研究采用基于正弦光栅的时间编码方法,利用正弦光栅绝对相位作为特征量,编解码该特征量,由于正弦光栅绝对相位具有唯一性,以该唯一性作为匹配的依据,寻找对应点。采用三步相移光栅法投射物体,投射光栅分为水平和竖直两个方向,捕获场景调制后的图像,求出包裹相位图,对包裹相位图进行解缠,得到绝对相位图,由绝对相位图的相位特征寻找对应点。由于复杂形体表面深度信息更繁杂多变,相位解缠错误或误差更易出现,解缠难度大。而相位解缠的精度和速度直接关系到最后测量的精度和速度,所以本文着重研究了相位解缠的算法。主要研究内容包括:首先,概述了三维视觉测量的常用方法与原理,进而引申到相位测量中的相位解缠,对现有相位解缠算法进行分类归纳。总结出这些算法各自的优缺点,分析其理论依据与实践中算法鲁棒性和速度,为新算法的提出奠定基础。其次,研究了质量图引导解缠算法的优化。质量图引导法是比较通用的高精度解缠算法,但其处理较大图像十分费时。采用优先级队列、索引链表等处理解缠次序,可有效降低算法的时间复杂度,减少处理时间。再次,设计两种新的相位解缠算法。一种是螺旋形由点到面解缠法;一种基于构造边解缠法,由相邻两像素质量值构造水平与竖直权值边,根据边权值的大小引导相位解缠。解缠过程以两像素点所构成边为单位,逐次解缠所有像素点,有效解决了由于区域不连续、测量遮挡或环境噪声对解缠精度的影响。最后,利用绝对相位唯一性,确定点在投射模式中的位置,生成匹配点坐标矩阵,进行三维重构。利用实验结果对比验证上述算法的有效性。