物体三维形貌重建技术在机器视觉、逆向工程、产品检测与质量监控、航空航天,生物医学、测绘及考古等领域有着广泛的应用,与之相应的三维形貌重建技术得到了迅速发展。各种重建技术通常都会受到其自身特点限制而存在一定的局限性,比如增大测量范围和保证测量的高分辨率是互相矛盾的。本文提出了转动扫描投影云纹技术以实现大面积物体的三维形貌实现高分辨率、高精度重建,解决了该技术涉及的几个关键问题。首先,提出了一种新的投影云纹系统模型及其标定方法。该模型对投影系统和接收系统光路中光轴的相互位置关系不设限制,一方面减少了在投影云纹方法在实际应用中限制,具有更大的灵活性,另一方面该模型是转动扫描投影云纹技术的基础。根据此模型推导建立了云纹相位与空间坐标之间的关系,提出了迭代算法计算坐标,并给提供针对此模型的系统标定方法。对接收系统的标定可以直接由张正友标定法得到;投影系统在标定时将其视为逆向的相机,通过投影横纵条纹获得的相位场建立投影仪像素和相机像素之间的一一对应关系,从而将投影系统的标定转化为普通的相机标定来实现。其次,提出了转动扫描投影云纹技术。为了在保证测量分辨率的情况下增大投影云纹方法的测量面积,在上述模型基础上增加了转动自由度实现扫描测量的目的。根据转动投影云纹系统的结构特征将其分为单轴旋转模式和双轴旋转模式,分别推导了这两种模式下系统在不同旋转角度处的系统参数变化公式。对转动扫描投影云纹系统的标定除了投影系统和接收系统标定以外,还有转轴的标定。通过设计目标函数对不同旋转角度下标定板格点的圆弧轨迹的优化拟合实现对转轴的标定。最后,提出了相位补偿法计算投影云纹绝对相位。绝对相位的计算是投影云纹方法的基础。该方法的提出一方面使得云纹图像莫尔条纹绝对级数的识别变得简单易行,另一方面也解决表面有较大突变的物体的摩尔条纹级数突变而导致相位计算错误的问题。