结构光三维重建利用光学编码技术获取被测物体的三维数据,具有成本低、结构简单、精度高等优点。因此,该技术被广泛应用于逆向工程、文物修复、人脸识别等领域,具有重要的理论意义和研究价值。然而,传统的空间结构光编码方法在高分辨率测量方面存在局限,需要寻求更加高效的测量方式。另外,时间编码结构光测量方法虽然可以实现高精度测量,但不适用于动态场景的三维测量需求。为解决这些问题,本文提出了基于时间编码和空间编码的结构光组合编码图案,用于道路表面三维测量。本文主要研究工作如下:研究了结构光组合编码图案编码策略和对应的解码算法,设计了结构光测量系统总体方案。针对空间编码策略中伪随机阵列编码方法测量分辨率低,时间编码中基于相位测量的相移法不适用于动态测量等问题。结合不同结构光编码策略,设计了一种由单色正弦条纹编码图案与伪随机阵列编码图案组合生成的结构光组合编码模式。所设计的组合编码模式,两种图案分别由不同的颜色通道进行编码。组合编码图案中,基于相位编码的单色正弦条纹编码图案能够满足高分辨率的测量需求,为了其能够适用于动态场景下的三维测量,通过二值形状编码的符号伪随机阵列对单色正弦条纹编码图案进行再编码。通过调整编码参数,使得伪随机阵列子窗口中仅唯一包含单个完整周期的正弦条纹,保证测量过程中相位值的唯一性。将组合编码图案投射至被测物表面,摄像机采集到经过高度调制的变形图案进行解码。首先对伪随机阵列进行解码,通过提取和识别基元符号特征,在此基础实现伪随机阵列图案的窗口匹配。根据伪随机阵列子窗口全局唯一性,匹配单色正弦条纹编码图案中对应于子窗口位置的正弦条纹,通过傅里叶变换求得空间窗口内正弦条纹局部相位信息。依次遍历图像解码,根据本文所提的局部相位调整策略获得包含被测物体高度信息的全局相位,结合系统标定技术实现目标物体三维重建。为了验证编解码算法有效性,搭建结构光测量平台,进行系统标定实验与三维测量实验。根据所提出的编解码算法对于不同被测物表面进行测量,通过投影仪分别向被测物体投射组合编码图案,由摄像机获取变形图案对其进行解码,结合系统标定参数得到被测物体三维点云图。实验结果表明,在仅投射单幅组合编码图案的条件下,根据所提的编解码算法能够获取高分辨率的三维点云。