随着工业生产的发展，对复杂工件表面，生产模具测量工作越来越多，要求的精度也越来越高。多线结构光三维测量以其高响应、高分辨率而倍受重视，在高性能器件的推进下迅猛发展，被广泛应用于工业、医疗、模具设计制造与检测等领域，尤其在“逆向工程”中发挥着重要的作用。但由于等节距多线条纹用于测量法向分布较大的表面且要求测量精度时，投射条纹经调制变形后会出现拥挤以至于无法分辨，最终导致解码错误。针对该问题，本文做了以下工作：首先分析多线结构光三维测量系统组成及其结合相位法的测量原理，并详细阐述系统标定中投影仪投射中心标定方法。其次，在经典相位展开算法基础上，对线性指数展开算法进行改进，通常相移法需要十二幅图像进行相位展开，而改进方法仅需八幅图像即可完成，摄取图像少，展开速度快，并能达到相似精度。再次，本文通过对固定节距条纹无法解码区域相位梯度进行判断分析，调整投射图案中对应区域的条纹节距，可解码部分对应区域保持不变，生成局部变节距的自适应投射图案。利用自适应投射图案单次测量即能获取表面准确三维信息，避免固定节距条纹需要多次测量，处理庞大数据量及额外误差问题。为使自适应图案能够准确测量，采用插值计算方法构建新的参考平面。然后，根据被测物几何复杂程度，利用测量得到的三维数据信息，采用基于自适应中心选取的三维重构算法对被测目标进行重构。最后，构建结构光仿真测量系统，分别对阶梯面和连通体模型进行仿真测量及重构，仿真实验结果表明，本文采用自适应投射图案单次即可完成对于法向量分布大的表面测量，提高解码准确性，具有优势。