三维测量在工业生产等领域有着重要的应用。随着数字投影技术的发展,结构光三维测量技术以非接触,高精度的优势逐渐成为主流的三维测量技术。在结构光测量系统中,采用投影仪作为主动光源投影编码图案,相机采集被测物体投影成像计算三维信息,因此相机成像质量是影响三维测量的重要环节。在测量高动态范围表面时,平滑表面发生镜面反射导致图像高光,降低图像质量;而反射率差异较大的物体表面超出了相机的动态范围,导致物体成像时出现部分过亮和过暗,丢失表面信息,影响测量精度。因此本文对基于结构光的高动态范围表面三维测量技术进行研究。本文在结构光测量系统中,引入了偏振与多曝光方法改善成像质量。主要内容如下:（1）针对高动态范围表面产生镜面反射,导致图像高光影响成像质量的问题,本文采用偏振方法,根据镜面反射光在满足菲涅尔公式的情况下具有线偏振性的特点,提出了一种归一化加权算法,采集相机在多个偏振角度下成像并合成。实验结果证明该方法有效削弱了图像高光,提升了图像信噪比。（2）针对高动态范围表面反射率差异较大,超出相机动态范围,导致图像亮度不均匀,影响测量精度的问题,本文提出了一种曝光时间快速计算方法。通过分析物体表面反射模型和相机响应函数,拟合出图像灰度值与物体表面反射特性,相机参数以及光照强度之间的函数。只需要处理两张图片就能计算出被测物体表面的反射系数,从而为曝光时间的确定提供依据;同时本文还引入了高斯分布的概念,计算不同曝光时间所对应图像期望值,确定出一个最优曝光时间。实验结果证明本文所提出方法能简单快速地量化被测物体表面的反射特性,从而根据不同反射特性选取对应的曝光时间,提升成像质量,同时改善了多曝光方法盲目选取多个曝光时间,操作繁琐复杂的缺点。（3）为验证本文所研究测量方法的可行性。本文搭建基于格雷码编码方法的结构光测量系统。实验中量化被测物体表面的反射特性并由此确定最优曝光时间,同时采用偏振方法削弱图像高光,最后实现了被测物体的三维重构。实验结果证明本文所提出方法操作简单,系统搭建方便,有效提升高动态范围表面测量方法的速度与精度。