随着科学技术与工业生产的发展,在计算机辅助设计制造CAD/CAM、工业检测与质量控制、逆向工程、机器视觉以及生物医学工程等领域,人们对物体三维测量的需求越来越多。当前,由于非接触性、数据获取速度快以及测量精度较高等优点,主动式光学三维测量成为科技领域的一个研究热点。傅里叶变换轮廓术是属于主动式光学三维测量方法中的一种。其测量精度较高,且数据采集速度快。在拍摄过程中,采集完参考平面的光场分布后,只需要再采集一帧变形条纹图形,通过傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换、相位展开等处理后就能得到物体的三维数据。本文的主要工作是对传统傅里叶变换轮廓术的改进研究。改进工作主要体现在如下几个方面:(1)在提取变形光栅图案的基频分量时,传统滤波方法存在如何选择滤波窗的问题。为此,我们提出了基于平滑的时频分析方法,并将其成功地用于基频分量的提取中,达到了很好的效果;(2)经过传统傅里叶变换法提取出来的相位是实际相位的包裹值。要得到实际相位,往往需要复杂而且耗时的相位展开运算过程。为了解决这个问题,我们提出了颜色标记傅里叶变换法。通过引入颜色信息,可以直接得到实际相位值。从而避免了相位展开的过程,很大程度地提高了系统测量速度;(3)传统相位高度模型对系统约束较多,不利于普通情况下测量工作的开展。为此,我们提出了新的系统模型并经过标定实验验证了其正确性。在这个模型下,投影仪与相机的摆放约束很少。因此,可以应用在一般较难满足精确放置的场合,能很好地扩展光栅投影三维测量系统的应用范围。