结构光是高精度的视觉三维重建技术,在工业控制、逆向工程、口腔医学、文物修复和人体三维建模等领域具有广泛的应用。传统的采用相位测量轮廓术的单投影结构光的研究相对成熟,但不能一次求取测量物体的三维全貌。为了得到测量物的三维全貌,多投影仪同时投影多相机同时成像是主要的解决方案。针对双投影系统采用的相位测量轮廓术中存在的伽马畸变效应、不连续和噪声引起的相位错误展开及双投影结构光系统中同步投射所造成的混叠相移图案难分离问题,本文提出了一种鲁棒的正交双投影光栅结构光三维重建方案,通过完成双投影结构光的系统标定及鲁棒的伽马校正、鲁棒的空间相位展开和正交光栅编码的研究,为多结构光系统的扩展提供了理论基础。1)系统伽马畸变校正方法研究在相位测量轮廓术的包裹相位计算过程中,针对投影仪聚焦情况下所存在的伽马畸变,提出了基于高斯特征值编码的伽马自校正方法用于自动化三维重建场景中系统的标定。该方法首先采用离线建表与在线计算结合的方式,其中,离线构建的伽马-高斯特征值映射函数用于伽马值的在线计算。其次,考虑到投影仪的离焦效应,通过分析包裹相位弦分布曲线可知,投影仪的离焦只改变弦分布曲线的宽度而不改变幅值。因此,提出了利用占空比（Duty Ratio,DR）对相位弦分布进行编码的方法。验证实验表明,聚焦投影时本文所提出的伽马自校正方法和离焦投影时提出的伽马矫正方法都可以获得更准确的重建结果。2)鲁棒的空间不连续相位展开方法研究针对包裹相位中存在的相位不连续和噪声干扰所引起的相位错误展开问题,提出了一种基于最小二乘方向估计器的加权最小二乘相位展开方法。最小二乘方向估计器采用二次误差范数约束梯度和方向向量之间的距离降低噪声对方向估计的影响。加权最小二乘相位展开的权重掩码是通过对方向估计器进行双边滤波、结构纹理分解和平滑及数值重新标记的后处理获得。验证实验表明,所提出的方法在包裹相位存在噪声时仍可以对不连续位置获得较好的分割效果。3)正交双投影混叠光栅相位计算研究针对双投影结构光系统同步投射的混叠图案产生的类干涉模糊而导致混叠图案难分离问题,提出了采用正交双投影的混叠光栅相位获取方法。利用无线通信中信号正交的条件对双投影光栅图案的频率和灰度值进行设定,并从时间维度对混叠光栅图案进行离散傅里叶变换求得每个投影仪对应的包裹相位。实验结果表明,编码的正交光栅可以避免图像混叠时发生类干涉模糊以直接求得精度较高的相位。最后,通过融合所获得的点云完成双投影结构光系统对被测物体的三维重建。