光学非接触测量是目前获取物体表面三维形貌的重要技术手段。其中,在众多三维重建技术中,结构光主动式三维测量技术以其测量范围广、测量精度高等优势成为目前的研究重点。然而,在实际测量过程中,由于非朗伯表面具有镜面反射、全局反射及局部多次反射等特性,容易形成图像饱和区域及低对比度暗区,使得特征信息缺失,导致无法获取该区域的三维信息,致使对于高反光表面三维测量成为结构光三维重建领域的研究难点。为此,针对现有的结构光三维重建方法在应对非朗伯表面时存在鲁棒性不足的问题,本文提出了一种基于条带边缘的结构光编码策略来产生投影图案,以解决被测表面高反光问题。本文主要研究内容如下:1.采用格雷码与线移结合的方法作为本结构光系统的编码方式,并针对编码图案采用亚像素精度的条纹边缘检测,实现对编码图像的高精度解码。2.搭建了两套结构光系统,并对现有结构光标定方法进行分析,将结构光系统中的投影仪看作是一个“伪相机”,利用张正友标定方法实现了本套结构光系统的标定。其中,包括摄像机标定和投影标定。3.在编码条纹调整阶段,提出了一种基于条带边缘的结构光编码策略对投影条纹图像进行修改并生成新的投影图案。在一次测量中,本文提出一种双曝光融合策略,即对结构光条纹图像在高、低两种曝光时间下进行拍摄,并将其融合为一组具有高信噪比的新的编码条纹图像。其中,高曝光是为了获得物体表面黑暗区域的高质量图像,而低曝光是为高反射区域拍摄高质量图像。另外,基于相机捕获图像,对其饱和像素对应于投影图案中的映射区域进行强度调整。具体的讲,首先,在低曝光情况下,通过将一系列均匀灰度图投影到高反射表面之后拟合非线性函数来估计投影图案与相机捕获图像之间的强度关系。其次,设定阈值计算强度掩模(mask),利用结构光系统的标定参数计算出掩模对应于投影图案中的映射区域,并基于估计的强度关系自适应地调整投影图案中映射区域的强度。最后,将在两个曝光时间捕获的图像融合成具有高信噪比的一组条纹图像,并且对新图像进行解码以获得对应关系,从而实现精确的3D测量。4.在得到解码数据及标定数据后,采用三角测距原理计算得到被测物体表面的三维点云数据。选择利用真实人脸及手臂作为实验对象进行实验,验证本文所编写算法的鲁棒性及有效性。此外,为了验证本文所提出方法的准确性、有效性及鲁棒,选择了三个具有高反射特性的金属物体进行实验,并还原了其他几位研究者的工作进行对比实验。实验结果表明,本文所提出的结构光技术对于反射率变化范围大的物体表面,甚至对于不锈钢表面,都具有较高的测量精度。