物体三维重建技术是一种快速精确获取物体表面三维信息的重建测量技术,目前已经广泛应用在3D打印、目标识别、文物保护、电路板印制、产品制造业、现代医学等众多领域中。而相位测量轮廓术因其非接触性测量、对测量物体无损伤,并且测量速度快、精度高、测量场景广等优点,成为物体三维重建技术的一个热门研究方向。相位测量轮廓术的主要原理是依据调制相位和光学测量三角法。从受调制的二维图像中提取出因物体高度产生的相位变化(相对相位,也称包裹相位),并且对其进行解缠之后获取真实的相位,然后利用光学测量系统的相位--高度转化关系求解获得被测物表面的三维数据。相位测量轮廓术包含的关键技术点有提取相对相位(相位提取)、相对相位解缠(相位展开)、数据坐标转换等。相位测量轮廓术虽然有其自身优势,但也有诸多方面的需要解决改进的问题:1)由于被测物体表面高度变换不一,以及受到环境中空气灰尘、仪器抖动等噪声影响,从变形的光栅条纹图像提取的相对相位会出现较大误差;2)对相对相位展开获取真实相位过程中也易因无效、噪声及阴影等因素影响,造成相位展开误差,较难获得精确的真实相位。本论文基于小波变换的相位测量轮廓术(简称小波变换轮廓术),针对其中的相位提取、相位展开这两个关键技术点,进行的主要研究工作及作出的改进如下:(1)针对传统小波变换轮廓术容易受到噪声的影响,造成相位提取不精确的问题,提出了一种改进的基于代价函数的小波脊相位提取算法。为了避免候选脊点漏选,该算法首先利用小波变换系数幅值提取出极大值点,并结合相位信息选取容易被忽略的拐点,即可得完整的候选脊点;然后通过引入Logistic模型对原代价函数中指标的权重系数进行调整改进,平衡代价函数中两项指标的重要程度,从而得到更加合理的代价估计值;最后使用原代价函数脊法中的动态规划思想从其候选脊点中准确快速找出代价函数最优的脊线,提取脊线处对应的相位信息。对比试验表明:在低噪声强度下能够有效抑制噪声产生的影响,精确定位小波脊,提取出更加准确的相位信息。(2)针对小波变换轮廓术中存在相位不连续、残差、阴影区域等因素,导致包裹相位无法快速准确展开,提出了一种新的适合小波变换轮廓术并能有效抑制噪声的相位展开算法。该算法利用小波脊系数幅值矩阵和导数方差思想构造了一种新型的“小波脊系数幅值导数方差”质量图,并使用该质量图指导相位展开得到完整的真实相位。本文提出的质量图易于构造,在引导相位展开时不但能得到较准确的真实相位值,还能有效抑制噪声的影响,从而重建出精确度高的物体三维模型。(3)融合上述提出的两种算法进行仿真实验,并给出了实现细节和结果。