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光栅投影三维测量技术是一种以光学理论为基础,结合计算机视觉、图像处理、数字信号处理等学科的测量技术。该技术以其非接触、精度高等优势,被广泛应用于航空航天、生物医学、制造工业、文物保护等领域,具有十分可观的发展前景和较高的应用价值。随着光学三维测量技术和制造工业的快速发展,如何实现实时、快速的三维形貌测量变得尤为重要。本文主要就散焦光栅投影快速三维测量技术的相关问题展开研究,并将研究成果应用于所开发的快速三维测量系统中,具体工作和创新包括：(1)介绍了光栅投影三维测量技术的研究背景和应用以及国内外快速三维测量技术的研究现状,分析了DLP投影仪的散焦原理以及在测量系统中的可行性。(2)提出了基于Sierra Lite图像抖动算法的散焦光栅投影三维测量技术。投影仪散焦技术克服了快速光栅投影三维测量中的投影仪非线性问题,但散焦产生的高次谐波会大大降低散焦光栅的正弦性,带来明显的测量误差。提出了采用“S”形扫描Sierra Lite抖动算法生成二值抖动光栅,较大地改善了散焦后光栅的正弦性,将该抖动技术生成的散焦光栅用于传统的相移算法,基于投影仪散焦投影,得到用于三维测量的绝对相位信息。仿真结果验证了该方法的有效性,改善了散焦光栅的正弦性,提高了相位质量。实际测量实验与仿真结果相一致。与已有的Bayer有序抖动和Floyd-Steinberg抖动生成的光栅相比,所提算法运算速度快,生成光栅正弦性较好,更加适用于散焦投影测量。(3)分析和讨论了基于散焦光栅投影的快速三维测量系统中的几个硬件实现关键问题,包括相机和投影仪同步投影采集的实现、高速投影光栅的实现以及GPU并行计算在实时测量中的应用。提出三种方案分别实现高速相机和投影仪同步采集,即利用单片机电路实现、利用FPGA生成光栅和视频实现以及利用DLP LightCrafter 4500实现。分析了各方案的优缺点和可行性,最终采用DLPLightCrafter 4500实现同步。讨论了GPU加速对快速测量系统提高性能起到的作用,并且分析了其可行性。最后结合本文的研究成果,介绍了快速三维测量系统的硬件配置以及软件设计和实现。