光学测量作为一种重要的非接触式测量方法，由于其具有不破坏物体原貌、精度高、速度快、量程大等优势，应用于众多领域。　　在二维定位测量应用中，光栅计量技术由于其自身所具有的诸多优点而作为精密位移测量领域里最主要的测量技术，而且广泛应用于工业领域的数控机床中。光栅计量技术主要分为增量式光栅尺和绝对式光栅尺。与增量式光栅尺相比，绝对式光栅尺由于开机不需要回零等优势在计量光栅方向逐渐成为现代主流技术。基于成像原理的绝对式光栅尺主要依靠其编码方法实现几百毫米大量程微米精度的测量。　　在三维形貌测量领域里，光学三维测量基于光学理论和数字图像处理等知识，能够再现物体的三维形貌信息，是现在三维形貌测量的主要方向之一，广泛应用于人脸获取、机器人、生物医疗、考古以及航空航天等领域中。光学三维测量主要分为主动式光学测量和被动式光学测量。与被动式光学测量相比，主动式测量因为具有不容易受环境照明和物体自身表面属性的影响等优势，逐渐成为目前主流技术。目前主动式光学测量主要是通过向物体投影结构光，增强物体表面纹理信息，然后在单目或多目的情况下寻找同源点，再运用三角测量原理计算三维点云。其中，结构光是一种通过特殊编码方法得到的面光源，能编码弱纹理区域，从而丰富物体表面纹理从而便于识别。　　无论是二维定位测量中的绝对式光栅尺还是光学三维测量中的结构光，都需要特殊的编码结构以标记局部位置信息。针对以上二维定位测量和三维形貌测量中的两种具体应用，本文对其中光学测量中的编码方法进行分析，并主要开展如下几个方面的工作:　　1.首次提出二维Gold矩阵方法，并对其编码和解码过程进行详细介绍，用以解决二维编码的局部唯一性问题，同时保持快速的编码解码过程。从数学本质上来说，二维Gold矩阵是目前数学难题de Bruijn torus的其中一个解，即实现子矩阵唯一性。在de Bruijn torus的所有解中，二维Gold矩阵是目前编码解码最简单的二维编码，而且其解码复杂度与一维de Bruijn序列相当。　　2.将二维Gold矩阵方法应用在二维光栅上，提出二维绝对式光栅尺实现二维定位测量，构建一种基于二维绝对式光栅尺的二维定位测量实验装置。设计好二维光栅尺的掩膜版后，通过电子束直写和湿法刻蚀得到二维绝对式光栅尺。在测量过程中，将二维光栅尺进行一维匀速移动，并通过CCD成像得到连续帧，同时通过一维光栅尺进行测量。利用图像处理知识对每帧图像进行编码矩阵提取，解码并结合图像细分技术得到当前位置的二维坐标。最后通过将二维坐标轨迹与一维光栅尺的测量结果进行对比分析，验证了二维绝对式光栅尺可行性与实用性。　　3.将二维Gold矩阵应用在结构光上进行三维形貌测量，构建了一种基于结构光投影和双目视觉的三维形貌测量装置。首先对结构光进行编码设计和制作生成图像，通过数字投影仪投影，通过标定后的双目相机获取物体图像，采用图像处理方法获取角点并得到子矩阵，通过对子矩阵的解码得到同源点并进行匹配。验证了二维Gold矩阵方法可以应用在光学三维形貌测量。