条纹投射技术具有非接触、高效率、高精度、全场信息获取等优点,是光学三维测量领域最具代表性的实用技术之一,在工业及民用领域的许多方面已得到广泛应用。但是,现有条纹投射技术尚存在一些问题,制约着其测量精度和测量效率的进一步提高。例如,系统标定过程复杂,且标定精度不易保证;条纹图像分析方法的精度、效率或计算复杂性有待改进等。本文围绕着条纹投射技术中的系统全参数标定、畸变校正、三维重建、相位计算和相位误差补偿问题开展相关研究,为解决上述问题提供了一些新的富有竞争力的解决方案。本文研究工作主要包括以下几个方面:（1）条纹投射测量系统的全参数标定本文依据摄像机的成像模型,推导出投影机的投影模型,以此为基础,建立测量系统的模型,确定条纹图像与被测物体空间三维坐标之间的映射关系。借助于张正友平面标定法对摄像机进行标定,获取其内外参数和畸变参数。由于投影机不具备拍摄图像的功能,无法直接获得其图像平面上的像素坐标,以至于难以对其进行标定。为此,本文提出了一种投影机参数迭代标定算法。该算法利用标定板在水平和竖直两个方向上的绝对相位,建立摄像机图像像素点与投影机图像像素点之间的对应关系。采用有理函数对这两个方向上的绝对相位进行最小二乘拟合,来获取精确的投影机图像像素点,从而将复杂的投影机参数标定问题转化为成熟的摄像机参数标定。为了提高标定精度,采用迭代运算来进一步优化所得投影机的内外参数和镜头畸变参数。（2）畸变校正及三维重建技术本文基于推导出的测量系统模型,结合系统标定参数,确定了条纹相位与三维坐标之间的映射关系。但是,摄像机和投影机镜头畸变的存在,会降低三维重建精度。为此,本文在校正摄像机镜头畸变的基础上,提出了两种校正投影机镜头畸变的方法,即前校正和后校正方法。前校正利用标定的投影机畸变参数在生成条纹图像阶段直接校正投影机镜头畸变;后校正则是在获取被测物体的三维坐标后,依据畸变参数对三维数据进行校正。这两种方法有效抑制了投影机镜头畸变对重建结果的影响。（3）基于切比雪夫多项式的时域相位去包裹方法在条纹投射技术中,相位测量的准确性是影响系统测量精度的重要因素之一,而现有相移技术在兼顾测量效率与分辨率方面尚待改进。为此,本文提出了切比雪夫编码方法,并将其与相移技术相结合,以辅助解决相移方法的绝对相位求解问题。本文从编码方法入手,利用第一类n阶切比雪夫多项式与正弦函数之间的关联性,将其作为强度调制函数来生成切比雪夫编码条纹图像,并通过横坐标的非线性变换,以改善条纹横向分布的均匀性。此外,利用切比雪夫多项式的递推性质推导出条纹级次求解公式,并对所得条纹级次的初始值进行校正,以克服绝对相位求解的多义性问题。该方法所得相位测量结果不易受被测物面的颜色、纹理和光照不均匀性的影响,同时,可根据采集图像的信噪比高低来灵活调整投射条纹数量,从而为兼顾测量效率与分辨率提供了新思路。（4）非线性相位误差补偿方法研究在条纹投射技术中,投影机光强非线性是影响测量精度的关键因素之一。投影机非线性会在条纹信号中引入高阶谐波,从而导致相位测量结果中出现波纹状误差。本文基于对采集条纹图像的分析,推导出了通用的相位误差模型。在此基础上,提出了两种相位误差补偿方法。第一种方法是利用两幅不同频率的测量相位图,对其进行最小二乘迭代运算,估计出误差系数,以补偿这些误差的影响;第二种方法是从单幅测量相位图中识别并移除由投影机非线性引起的相位误差,其利用最小二乘迭代拟合算法,并通过3-sigma准则剔除离群点,以获取相位误差函数曲线,进而消除其影响。这两种方法无需提前对投影机进行光度标定或误差标定,从而避免了投影机非线性特征随时间偏移变化的影响。