条纹投影轮廓术作为一种非接触式三维测量技术,因其高速、高精度以及高鲁棒性测量能力而广泛应用于工业诊断、视觉导航,医学诊断等众多领域。高速,高精度的测量是条纹投影轮廓术的最终目标。然而,提高测量速度,特别是在不降低测量精度的情况下,是条纹投影轮廓术发展中存在的一个巨大的挑战。并且条纹投影技术在新领域单像素测量领域应用较少,而单像素测量在非可见波段有优秀的表现,将两种技术结合进行测量的方法值得深入研究。本文主要从结构光条纹投影轮廓术与基于单像素测量的条纹投影轮廓术展开研究,力图实现高速高精度的结构光条纹投影轮廓术与具有三维重建能力的基于单像素的条纹投影轮廓术。与通常使用相位解包方法的现有方法相反,本文提出了一种无需相位解包的高速,高精度复合条纹投影轮廓术。该方法是通过基于数字图像相关性而不是相位展开的散斑匹配函数进行特征点匹配,可以提高匹配速度。同时,搭配二进制离焦方法可以加快投影速度,而通过循环方法可以减少重建所需的光栅总数。并且提出了一种客观离焦法用于不完全依靠操作者的主管判断实现适度离焦。为了提高精度,使用六步相移法代替三步相移法。动态3D测量实验表明,该方法可实现320 fps的高速测量和平均约45μm的平均标准偏差的高精度测量。这种方法为高速和高精度FPP的发展提供了可喜的推动力。为了推进条纹投影轮廓术在单像素测量领域的应用,本文提出了基于单像素的复合条纹相移轮廓术。该方法使用被动式单像素测量装置,通过投影仪投射双频相移条纹到待测物体表面,反射具有高度调制的变形条纹。然后在空间光调制器上,变形条纹与傅里叶基底图案复合调制,实现具有变形条纹的二维图像的复原,并且通过双频相位解包算法进行相位解包获取待测物体的绝对相位图。最后待测物体的绝对相位图结合深度、纵向以及横向标定信息进行三维重建。