编码结构光三维重构技术是一种主动式重构技术,与被动式三维重构技术相比,该技术具有匹配精度高、测量速度快和鲁棒性好的优点,在工业形貌测量、医学工程和文物修复等领域已经得到广泛应用。目前,编码结构光三维重构技术的研究热点主要集中在两个方面:(1)提高三维重构的精度与速度,(2)实现运动物体全表面立体重构。本文以提高空间编码结构光三维重构的精度为目标,主要研究了结构光空间编码算法、结构光解码算法和系统参数标定算法。本文的主要工作如下:(1)研究了结构光编码技术。针对空间编码的空间分辨率较低的问题,提出一种基于被测物体表面几何特征的自适应结构光空间编码算法。首先,基于本文提出的条纹密集度特征,确定结构光图像上条纹稀疏和密集的区域,再基于目标表面几何特征投影模型的反馈调节信息,完成结构光编码图案条纹间距的自适应调节,从而获得空间分辨率较高的自适应结构光空间编码图案,实现特定物体高精度三维重构。通过实验对比分析验证了本文提出方法的有效性。(2)研究了结构光解码技术。针对物体表面纹理和光照对结构光图像的影响导致解码精度不高的问题,提出一种基于色彩迁移技术的彩色结构光解码算法。首先,以结构光编码图案的颜色分布为先验知识,利用色彩迁移的方式对相机捕获的结构光图像进行增强和去光照处理,还原结构光图像条纹的颜色信息;其次,提出了两步精确定位的彩色结构光图像条纹中心点亚像素提取算法,从而可以准确提取出条纹的中心坐标,实现高精度解码。通过结构光图像增强处理实验对比,本文提出的算法比Retinex算法匹配精度平均提高了 5%左右;通过特征点检测实验对比,本文算法比Rongqiang Yang算法提取错误率平均降低了 4%左右,验证了本文提出算法的有效性。(3)研究了结构光系统标定和结构光三维重构技术。针对系统参数标定不精确导致三维重构精度不高的问题,提出了基于局部单应性矩阵的系统标定算法,且设计并实现了基于空间编码结构光的三维重构系统和标定系统。首先,将结构光编码图案投影到标定板上,通过解码得到投影图案平面和相机成像平面之间的全局单应性矩阵,然后,计算标定板上每个特征角点的局部单应性矩阵,采用局部单应性矩阵求解出特征角点在投影平面上精确的像素坐标,最终实现了高精度的结构光系统标定和结构光三维重构。