二十一世纪以来,计算机硬件的快速升级迭代,给大数据快速处理奠定了基础。伴随着现代光学检测技术水平的不断提升,光学三维轮廓测试技术因具有高分辨率,不接触无损伤,数据获取速度快等优点,越来越多的被应用在各个领域。本文针对光栅投影法三维轮廓测试中的相位获取与相位解包等关键技术展开研究。通过研究莫尔条纹和投影光栅相移法,对单相机获取的光栅数据进行处理,实现了三维轮廓的测试。本文确立了基于光栅投影法的三维轮廓测试方案,构建了投影仪——单相机测试的结构模型及其数学模型,搭建了基于光栅投影法的三维轮廓测试系统并进行了实验验证。主要研究了基于虚拟光栅的莫尔条纹获得,基于相移法的相位提取和基于最小二乘法的相位解包等关键技术。基于虚拟光栅的莫尔条纹具有获取快捷的优点。首先,通过标准光栅对参考平面进行投影并采集反射光栅图；然后,放置被测物体,再次投射标准光栅并采集反射的变形光栅图案；最后,通过计算机叠加两次采集的光栅图,从而获得包含被测物体轮廓的莫尔条纹。该方法在系统安装调试后,对于被测物只需要拍摄一幅图像,即可获得三维轮廓信息,能比较迅速的获得高精度的三维轮廓数据。相移法具有提取包裹相位精度高的特点,所以本文通过虚拟相移的方式来获得包裹相位。最后采用最小二成乘法实现了相位的解包。通过上述方法,实验成功提取了被测物体的三维轮廓数据,对于厚度为1mm的标准量块,采用数字莫尔条纹法测试结果为1.092mm；傅立叶变换法的处理结果为1.127mm。通过以上关键技术的研究以及与傅立叶变换法三维轮廓测试结果的比较发现,基于虚拟光栅的数字莫尔测试技术对于提高光栅投影法三维轮廓测试精度具有重要的价值,同时也验证了本文中研究方法的正确性。