光学三维形面测量的研究随着先进制造技术如快速成形和反求工程的兴起而日益增多，但多为静物测量，检测时间较长，不能对处于动态的物体进行三维形面快速测量。近年来无论是工业领域还是科研领域乃至日常生活中都有三维形面快速测量的需求，快速测量是三维形面测量的一个发展方向，国内外对此的研究也逐渐重视，因而快速三维测量系统的研究具有较大的实际意义和应用前景。本文针对投影栅三维形面快速测量系统的关键技术进行了深入的研究。投影栅三维形面快速测量技术作为一个系统，主要内容包括系统的建立、系统的标定、测量栅线图像的预处理、相位的计算、利用相位信息进行三维重构以及系统的精度研究等。 提出并实现适用于立体视觉匹配的相位周期匹配算法。立体视觉应用于投影栅相位法保证了系统高精度和易用性，左右两摄像机图像对应周期的匹配是将相位作为匹配基元的关键。用图像分割技术对测量栅线图进行前背景及不同区域划分，利用两摄像机图像对应区域的相似性找到初步匹配区域，通过标志点的识别和匹配找到精细的匹配区域，进而完成左右两摄像机相展开周期的对应。解决了相位作为立体视觉匹配基元这一关键问题，并且可以对不连续物体进行测量。提出仿视觉过程的相展开方法。与传统的通过在相主值图中比较相邻点得到周期的局部相展开方法思路不同，新方法模仿人眼观察和得到条纹周期的过程，直接从原条纹图像中提取对于分辨周期最有用也最简洁的结构信息—周期边界线，用形态学等方法对初步提取的分界线进行修补，得到规则完整的周期分界线，用连通成份标记算法得到相展开周期。方法原理直观，降低处理的数据量，抗噪声能力强，能够在一定程度上自动修补孔洞等影响相展开的区域。 改进了差分进化算法并将其引入非线性模型的摄像机标定。用二步标定法得到摄像机外参数及焦距的初始值，与传统的非线性标定方法不同，新方法先用改进差分进化算法在以内外参数初始值为中心的解空间范围内进行全局寻优，再将满足终止条件的参数作为初始值用传统的局部优化算法进行迭代得到最终的标定参数。提高了摄像机标定的精度，进而提高了三维重建的精度。 论文在投影栅三维形面快速测量技术的系统标定、单幅图像相展开以及两摄像机对应周期匹配环节都作出了创新，在保证快速高精度的同时解决了不连续物体三维形面测量的技术难题。研究成果使得投影栅相位测量技术可用于快速测量领域，扩展了投影栅相位测量技术的应用范围，提高了其实用化的程度。