三维成像技术一直是计算机视觉中的最热门研究领域之一。光栅投影测量采用正弦光栅条纹和相移技术相结合,通过摄像机采集的物体图像和摄像机的内外参数求解出表面的三维信息。由单摄像机组成的测量系统,受限于测量视角,检测范围有限。多摄像机测量系统即将多个摄像机进行组合则可以突破测量视角和检测范围的限制,能够获得更大范围的应用。本文对多摄像机光栅投影测量系统中的若干关键技术进行了研究,针对一些关键问题提出了新的解决方法,并搭建了实际测量系统,主要有如下创新:1、针对多摄像机标定存在空间分布广,摄像机之间无公共视角,标定模型复杂等问题,本文提出一种新的多摄像机标定方法,采用一维标定物与二维标定物的相结合进行分步标定。第一步,将一个投影仪和一个摄像机作为一个测量单元,采用二维平面靶标对单个测量单元进行离线标定以获取该测量单元内部的投影仪与相机的内外参数;第二步,采用一维靶标求解全部测量单元之间的相对位置关系。将一维靶标在相邻测量单元下摆放若干次,利用已标定的摄像机、投影仪内、外参数以及几何知识求解全部一维靶标点在各个测量单元下的三维坐标。利用相邻测量单元对应的3D点集结合最小二乘算法,求取相邻测量单元的旋转、平移矩阵。实验表明将该方法应用于多摄像机测量系统中,能够实现快速、准确的多摄像机参数标定。2、针对光栅投影测量中投影仪的Gamma非线性导致的相位误差以及现有校正算法均只考虑单一Gamma值带来的过补偿以及欠补偿问题,分析了投影仪亮度分布不均匀导致不同像素点Gamma值不同对于相位误差的影响,提出建立分区域相位误差补偿方法。投影仪投影一副单一灰度图像于均质白板,根据摄像机采集回来的图像,利用直方图统计该图像的灰度分布,将图像分成不同的区域,然后利用相位信息将该图像的分区域信息映射到投影仪平面,利用最小二乘法建立不同区域的相位误差模型。在实际测量中首先根据初始相位粗定位该相位的区域信息,获取相应的误差补偿模型,对初始相位进行补偿从而求解标准相位。实验结果表明本文提出的算法能够大大减小相位的误差,提高测量的准确性。3、为了对实际的光栅投影测量系统设计进行指导,本文详细的阐述了系统结构和参数比如摄像机参数、基线长度、摄像机光轴与投影仪光轴的夹角以及测量距离等因素对测量结果的影响;分别讨论了轴线平行结构与轴线汇聚结构两种测量模型中测量误差与测量系统结构设计以及参数之间的关系,建立了误差分析模型;搭建了多摄像机结构光测量系统,通过实验对于理论分析进行验证。实验证明将理论分析用于多摄像机测量系统设计中,能够有效提高测量系统的测量精度。