三维测量技术在如今快速发展的社会逐渐崭露头角,满足了人们的日常需求同时也提高了人们的生活水平,在逆向设计、工业制造与检测、医疗康复、古董检验等等领域中,物体三维轮廓测量已经逐渐得到应用。由于精度高,具有非接触性,测量范围广等优点,主动式投影结构光的三维测量技术得到了一致好评,但是非线性误差、相位误差优化在数字投影设备的问题,以及相机和投影仪的标定问题、三维测量重建和断截相位的相位解包裹等,都是三维测量系统需要解决的关键技术问题。在使用条件极为苛刻的情况下,已有学者研发出比较理想的三维测量系统,利用提升相位解包裹算法的方法,克服被测物表面不平整、形状复杂和反光问题等等,大幅度的提高测量精度。本文对光学三维轮廓测量系统关键技术进行了深入探讨,在已有的试验条件下和实际实验中遇到的困难中查找问题来源,及时总结出问题发生的原因,结合其他学者提出的改进方法进行整合,在总结的方法中提出自己的创新和思路,提升在光学三维轮廓测量的精度和效率。理论阐述、实验内容和方法创新在下文中一一展现:(1)通过对摄像机和投影仪进行标定试验,选择最合适的标定算法,减小标定数据的误差并记录标定的数据结果。对各种坐标系,针孔模型和摄像机镜头畸变经行介绍研究,对标志点提取算法进行研究,使用了2D平面标定方法。此方法在不需要确定参照物得尺寸和标靶运动参数情况下,把标靶对着摄像机镜头完成两次以上的转动并拍摄下来就可以实现标定。实验表明,该方法可以有效、快速的提取角点,有效降低误差。(2)讨论在相同相位解包裹算法中如何在相位解调中得到的三维还原图精度更高,对中间断截相位解包裹后得到连续相位进行了研究,改进了一种对连续相位逐一分段式斜率矫正的新型处理方法,对连续相位逐一分段式拟合矫正,使得连续相位的抖动性大幅度降低,最终使得物体三维形貌还原图稳定性提高。(3)在实际的光学三维轮廓测量实验中,通过对不同的相位解包裹算法对傅里叶变换轮廓术和四步相移法两种常用的相位解调和三维形貌还原的优缺点进行了分析,最后选择四步相移法进行相位解调,并采用了相位误差补偿算法消除了周期展宽和投影仪Gamma效应影响带来的误差。