物体表面三维形貌测量具有十分重要的应用价值,已成为当今国内外的热门研究课题。在众多三维形貌测量方法中,投影栅相位法因具有全场测量、实时性强、测量范围广的优点而被广泛应用和研究,但该法的致命弱点是须用精密移相器,以保证精确相移量,否则很难保证精度。相移法在多次相移采集时,存在相移量误差,图像采集和数字化时,存在数据量化误差,这些将导致整个测量的系统误差,因此围绕提高相移法三维形貌测量的测量精度和速度进行研究,具有重大的理论和实用价值。本课题构建了投影栅相位法形貌测量系统,包括硬件设计、投影方式选择、栅线图的拍摄、相位去包裹、物体重建等,并针对影响该法测量实用性的几个关键问题进行了重点研究,取得了以下研究成果：1分析了传统N步相移算法的性能及精度影响因素,该法对相移精度要求高,否则影响测量精度。从理论和实验两方面,研究了相移误差对测量精度的影响,分析了该法的适用范围和条件。2设计了一种基于图像灰度的相移分析法,该法用概率细分思想,从全场数据概率极大值区域获得均值,以此确定相移量。通过大量仿真实验对该法进行了实验验证,结果表明该法相比传统相移标定法,具有速度快、精度高的优点。3提出了一种基于扫描相关的N步非定步长相移算法,该法是对传统的N步相移法的改进,不再苛求相移量必须为2π／N,而精度与传统N步相移法相当。从而降低了投影栅相位法三维测量对相移器的要求。4研制了一套三维形貌测量教学仪器,在搭建的测量硬件系统基础上,编程实现了硬件控制和数据分析软件,完成了系统集成。测控软件由c++开发,具有很强的实用性和可移植性。